DE19548313A1 - Wäßrige Polymerisatdispersionen - Google Patents
Wäßrige PolymerisatdispersionenInfo
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Description
Vorliegende Erfindung betrifft wäßrige Polymerisatdispersionen,
deren in disperser Verteilung befindliches Polymerisat in radika
lisch polymerisierter Form aus
- a) wenigstens 50 Gew.-%
wenigstens eines Monomeren aus der Gruppe umfassend Butadien und Isopren (Monomere a), - b) wenigstens 10 Gew.-%
wenigstens eines Monomeren aus der Gruppe umfassend Ester aus Acrylsäure oder Methacrylsäure und einem 1 bis 8 C-Atome aufweisenden Alkanol (Monomere b) und - c) 0 bis 10 Gew.-%
sonstigen radikalisch copolymerisier baren, wenigstens eine ethylenisch unge sättigte Gruppe aufweisenden, Monomeren (Monomere c)
mit der Maßgabe aufgebaut ist, daß die Gesamtmenge der in radika
lisch polymerisierter Form einpolymerisiert enthaltenen Monome
ren a) und b) wenigstens 90 Gew.-% beträgt, wobei die Angaben in
Gew.-% jeweils auf die Gesamtmenge der in das Polymerisat ein
polymerisierten Monomeren a) + b) + c) bezogen sind.
Ferner betrifft die vorliegende Erfindung Verfahren zur Herstel
lung solcher vorgenannten wäßrigen Polymerisatdispersionen sowie
deren Verwendung zur Herstellung von Schaumgummi und das im Rah
men einer solchen Verwendung resultierende Schaumgummi.
Wäßrige Polymerisatdispersionen (Latices) sind allgemein bekannt.
Es handelt sich um fluide Systeme, die als disperse Phase in wäß
rigem Dispergiermedium aus mehreren ineinander verschlungenen Po
lymerisatketten bestehende Polymerisatknäuel (sogenannte
Polymerisatteilchen) in disperser Verteilung befindlich enthal
ten. Der Durchmesser der Polymerisatteilchen liegt im allgemeinen
hauptsächlich im Bereich von 0,01 bis 5 µm, häufig hauptsächlich
im Bereich von 0,01 bis 1 µm. Der Zustand der dispersen Verteilung
der Polymerisatpartikel ist in der Regel thermodynamisch nicht
stabil. D.h., das System strebt danach, die Grenzfläche "disper
gierte Polymerisatpartikel/wäßriges Dispergiermedium" dadurch zu
verkleinern, daß sich mehrere Polymerisatteilchen zu größeren
Polymerisateinheiten (Koagulat) vereinigen.
Mit Hilfe von Dispergiermitteln (z. B. Schutzkolloiden und/oder
Emulgatoren) läßt sich die Stabilität der dispersen Verteilung
der Polymerisatteilchen oft über einen Zeitraum von 1 Monat,
vielfach sogar über einen Zeitraum von 3 Monaten oder 6 Mona
ten aufrechterhalten (vgl. z. B. F. Hölscher, Dispersionen synthe
tischer Hochpolymerer, Teil I, Springer-Verlag, New York (1969)).
Es ist weiterhin allgemein bekannt, daß aus wäßrigen Polymerisat
dispersionen Schaumgummi z. B. dadurch erhältlich ist, daß man die
wäßrige Polymerisatdispersion durch Begasen aufschäumt, den
Schaum formt, durch gezielte Desaktivierung der die wäßrige
Polymerisatdispersion stabilisierenden Dispergiermittel die
Polymerisatpartikel im Schaum kontrolliert partiell koaguliert,
dadurch den Schaum geliert, anschließend die die Polymerisat
partikel bildenden polymeren Ketten zur Erzeugung von Elastizität
intermolekular vernetzt und schließlich das so erzeugte Schaum
gummi wäscht und trocknet (Einzelheiten finden sich z. B. in Latex
foam rubber, E.W. Madge, Maclaren & Sons Ltd., London, Inter
science Publishers, J. Wiley & Sons, New York (1962) oder in der
EP-A 377 808).
Von den zur Herstellung von Latex-Schaumgummi (der im Gegensatz
zu Polyurethanschaumgummi einen offenporigen Schaumstoff bildet,
d. h. die Zellen stehen untereinander in Kontakt) verwendeten syn
thetischen wäßrigen Polymerisatdispersionen besitzen diejenigen,
deren dispergiertes Polymerisat aus Butadien und Styrol in
radikalisch polymerisierter Form aufgebaut ist, die mit Abstand
größte Bedeutung (vgl. z. B. Reinhard, Dispersionen synthetischer
Hochpolymerer, Teil II, Anwendung, Springer-Verlag, Berlin
(1969), S. 230, Zeilen 18/19).
Dies ist ursächlich insbesondere darauf zurückzuführen, daß wäß
rige Butadien/Styrol-Polymerisatdispersionen nach der Methode der
radikalischen wäßrigen Emulsionspolymerisation einerseits in ein
facher Weise zugänglich sind und die dabei resultierenden Polyme
risate andererseits durch Vulkanisation mittels Schwefel leicht
intermolekular vernetzt werden können, wodurch schließlich
Schaumgummi erhalten wird, dessen physikalische Eigenschaften zu
befriedigen vermögen. Einen wesentlichen Anteil am Verbrauch von
Butadien/Styrol-Schaumgummi hat dessen Verwendung als Polster
material in der Automobil- und Möbelindustrie. Außerdem werden
aus derartigem Schaumgummi Kissenfüllungen und Matratzen herge
stellt. Die diesbezüglich wichtigsten physikalischen Kenndaten
(bezogen auf 23°C und 1 atm) eines Schaumgummi sind dessen Massen
dichte (sie sollte, ermittelt nach ISO 845, 80 bis 200 kg/m³ be
tragen), seine Reißdehnung (sie sollte, ermittelt nach ISO 1798,
180% betragen), seine Zugfestigkeit oder Reißkraft (sie
sollte, ermittelt nach ISO 1798, 70 kPa betragen) sowie seine
Eindruckhärte (sie sollte, ermittelt nach ISO 2439, A, 350 N
betragen).
Problematisch an Butadien/Styrol-Schaumgummi ist jedoch, ins
besondere bezüglich der vorgenannten Verwendungen, daß er, wie
die meisten Kunststoffe, wenn sie keine geeigneten Zusätze ent
halten, leicht entzündbar ist.
Nun sind zwar zahlreiche solche als Flammschutzmittel bezeichne
ten Zusätze für Kunststoffe bekannt, doch müssen diese, sowohl
was ihre chemische Eigenart als auch insbesondere ihre erforder
liche Einsatzmenge anbetrifft, auch mit dem von dem Kunststoff
geforderten übrigen Eigenschaftsprofil verträglich sein.
Gemäß Ullmanns Encyklopädie der technischen Chemie, Bd. 15, Ver
lag Chemie, Weinheim, 4. Auflage (1978) S. 271 ff, lassen sich im
wesentlichen drei Klassen von für Kunststoffe geeigneten flamm
hemmenden Zusatzstoffen gegeneinander abgrenzen:
- a) halogenierte organische Verbindungen;
- b) spezielle anorganische Verbindungen;
- c) phosphorhaltige organische Verbindungen.
Erstere sind zunehmend unerwünscht, da sie im Brandfall zur Bil
dung toxikologisch bedenklicher halogenorganischer Verbindungen
führen können (die GB-1095973 und die GB-1156298 beschreiben z. B.
den Zusatz von Homo- und/oder Copolymerisaten von Vinylhalogeni
den im Rahmen der Herstellung von eine reduzierte Entzündbarkeit
aufweisendem Latex-Schaumgummi). Zu letzteren gehören vor allem
Phosphonate, Phosphite und Phosphate wie z. B. Tri-kresylphosphat,
die insofern von Nachteil sind, als sie größtenteils Weichmacher
charakter aufweisen und daher in der Regel die gewünschten physi
kalischen Eigenschaften des Schaumgummi beeinträchtigen.
Bei den anorganischen Verbindungen handelt es sich im wesentli
chen um Hydrate anorganischer Salze wie Zinkborathydrat (z. B.
Zn(BO)₂·2H₂O bzw. 2 ZnO(B₂O₃)₃·(H₂O)3,5), Metalloxidhydrate wie
Kaoline (z. B. Al₂O₃·2SiO₂·2H₂O), Metallhydroxide wie Al(OH)₃ oder
gemischte Formen der letzten beiden (Metalloxidhydroxide). Die
Metallhydroxide unterscheiden sich dabei von Metalloxidhydraten
dadurch, daß sie das Wasser in Form von OH-Gruppen gebunden ent
halten. Im allgemeinen Sprachgebrauch wird zwischen den beiden
Typen allerdings häufig nicht streng unterschieden. D.h., oft
werden Metallhydroxide als Metalloxidhydrate bezeichnet und umge
kehrt (so wird Aluminiumtrihydroxid häufig auch als Aluminium
oxidhydrat (Al₂O₃·3H₂O) oder als Tonerdehydrat bezeichnet). Diese
Unsicherheit in der Verwendung der beiden Begriffe bringt zum
Ausdruck, daß der Nachweis der Art der Wasserbindung häufig nicht
zu erbringen ist.
Ihre flammhemmende Wirkung beruht lediglich auf der Abspaltung
des Hydratwassers, weshalb sie, im Unterschied zum Blähglimmer
der DE-A 19 40 385, unter Beibehalt des Hydratwassers eingearbeitet
und bei alleiniger Anwendung üblicherweise in Mengen angewendet
werden müssen, die eine unerwünschte Versteifung des Schaumgummi
bedingen. Ansonsten kommen als anorganische Flammschutzmittel
noch Antimontrioxid und dessen äquivalente Arsenverbindungen in
Betracht, die jedoch meist nur im Beisein von halogenhaltigen or
ganischen Zusätzen eine effiziente flammhemmende Wirkung entfal
ten, die vermutlich auf der Bildung von Verbindungen wie Antimo
noxychloriden als aktiven Inhibitoren beruht. Die toxischen Ei
genschaften von Antimon und Arsen sind hinlänglich bekannt.
Um bei Schaumgummi auf der Basis von wäßrigen Butadien/Styrol-Po
lymerisatdispersionen neben den gewünschten physikalischen Eigen
schaften gleichzeitig eine normengerechte (z. B. gemäß DIN EN 597,
Teil 1 und Teil 2, Entwurf vom Februar 1992) reduzierte Entzünd
barkeit verwirklichen zu können, werden daher in der Praxis stets
mehrere der vor stehend aufgeführten Flammschutzmittel gleichzei
tig zur Anwendung gebracht, um so die Nachteile des einzelnen
Flammschutzmittels möglichst gering zu halten. Diese Lösung ver
mag jedoch nicht vollständig zu befriedigen. In jüngerer Zeit er
schienen in diesem Zusammenhang in England Berichte, die das Sud
den Infant Death Syndrom (SIDS) mit der Ausrüstung von Baby-Ma
tratzen mit Flammschutzmitteln in Zusammenhang brachten (vgl.
z. B. Karlsruher Kind, Gesundheit, Ausgabe 3, März 1995, Seite 9).
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung bestand daher darin, wäß
rige Polymerisatdispersionen zur Verfügung zu stellen, die sich
bezüglich Verfügbarkeit und Vulkanisierbarkeit in gleicher Weise
zur Herstellung von Latex-Schaumgummi eignen wie wäßrige Buta
dien/Styrol-Polymerisatdispersionen, die jedoch im Unterschied zu
wäßrigen Butadien/Styrol-Polymerisatdispersionen bereits bei Zu
satz von Hydraten anorganischer Salze als alleinigem Flammschutz
mittel eine normengerechte Flammwidrigkeit des Latex-Schaumgummi
bedingen, ohne daß die anzuwendende Menge an anorganischem Salz
hydrat das geforderte physikalische Eigenschaftsprofil des Latex-Schaumgummi
in unzulänglicher Weise beeinträchtigt.
Demgemäß wurden die eingangs definierten wäßrigen Polymerisat
dispersionen gefunden.
Die prinzipielle Verwendbarkeit wäßriger Butadien/Comonomer-Poly
merisatdispersionen mit von Styrol verschiedenen Comonomeren für
die Herstellung von Latex-Schaumgummi ist aus der US-3 542 700
und aus der EP-A 407 059 bekannt.
Vorzugsweise ist Butadien das alleinige Monomere a). D.h., mit
Vorteil ist das in disperser Verteilung befindliche Polymerisat
der erfindungsgemäßen wäßrigen Polymerisatdispersionen in radika
lisch polymerisierter Form aus
- a) wenigstens 50 Gew.-% Butadien (Monomeres a),
- b) wenigstens 10 Gew.-% wenigstens eines Monomeren aus der Gruppe umfassend Ester aus Acrylsäure oder Methacrylsäure und einem 1 bis 8 C-Atome aufweisenden Alkanol (Monomere b) und
- c) 0 bis 10 Gew.-% sonstigen radikalisch copolymerisierbaren, wenigstens eine ethylenisch ungesättigte Gruppe aufweisenden, Monomeren (Monomere c)
mit der Maßgabe aufgebaut, daß die Gesamtmenge der in radikalisch
polymerisierter Form einpolymerisiert enthaltenen Monomeren a)
und b) wenigstens 90 Gew.-% beträgt, wobei die Angaben in Gew.-%
jeweils auf die Gesamtmenge der in das Polymerisat einpolymeri
sierten Monomeren a) + b) + c) bezogen sind.
Die Monomeren b) werden generell bevorzugt aus der Gruppe umfas
send n-Butylacrylat, 2-Ethylhexylacrylat, Methylacrylat, Ethyl
acrylat, Methylmethacrylat und iso-Butylmethacrylat ausgewählt.
Mit Vorteil beträgt der Anteil der Monomeren b) wenigstens
20 Gew.-%.
Besonders bevorzugt ist Methylmethacrylat das alleinige
Monomere b). Als Monomere c) werden vorzugsweise nur mono
ethylenisch ungesättigte Monomere verwendet. Als solche eignen
sich z. B. Acrylsäure, Methacrylsäure, Acrylnitril, Methacryl
nitril, Acrylamid, Methacrylamid und Styrol. Mit Vorteil enthält
das in disperser Verteilung befindliche Polymerisat der
erfindungsgemäßen wäßrigen Polymerisatdispersion höchstens
5 Gew.-% an Monomeren c) einpolymerisiert. Bevorzugt enthalten
die Monomeren c) weder Halogen, noch Phosphor, noch Arsen, noch
Antimon oder ein Schwermetall. Mit besonderem Vorteil enthält das
in disperser Verteilung befindliche Polymerisat der erfindungs
gemäßen wäßrigen Polymerisatdispersion keine Monomeren c) ein
polymerisiert.
D.h., günstig sind erfindungsgemäße wäßrige Polymerisat
dispersionen, deren in disperser Verteilung befindliches Polyme
risat in radikalisch polymerisierter Form aus
50 bis 90, bevorzugt 60 bis 80, Gew.-% Monomeren a) und
10 bis 50, bevorzugt 20 bis 40, Gew.-% Monomeren b)
10 bis 50, bevorzugt 20 bis 40, Gew.-% Monomeren b)
aufgebaut ist.
Unter diesen sind wiederum jene wäßrigen Polymerisatdispersionen
besonders günstig, deren in disperser Verteilung befindliches Po
lymerisat in radikalisch polymerisierter Form aus
50 bis 90, bevorzugt 60 bis 80, Gew.-% Butadien und
10 bis 50, bevorzugt 20 bis 40, Gew.-% Methylmethacrylat
10 bis 50, bevorzugt 20 bis 40, Gew.-% Methylmethacrylat
aufgebaut ist.
Die Herstellung der erfindungsgemäßen wäßrigen Polymerisat
dispersionen kann in an sich bekannter Weise nach der Methode der
radikalischen wäßrigen Emulsionspolymerisation erfolgen. D.h.,
das Polymerisat wird aus den wenigstens eine ethylenisch ungesät
tigte Gruppe aufweisenden Monomeren im Beisein von Dispergier
mitteln und radikalischen Polymerisationsinitiatoren unmittelbar
im wäßrigen Medium in disperser Verteilung befindlich erzeugt.
Diese Polymerisationsweise ist vielfach vorbeschrieben und dem
Fachmann daher hinreichend bekannt (vgl. z. B. Encyclopedia of Po
lymer Science and Engineering, Vol. 8, S. 659 ff (1987); D.C.
Blackly, in High Polymer Latices, Vol. 1, S. 35 ff (1966);
H. Warson, The Applications of Synthetic Resin Emulsions,
Seite 246 ff, Kapitel 5 (1972); D. Diederich, Chemie in unserer
Zeit 24, S. 135 bis 142 (1990); Emulsion Polymerization, Inter
science Publishers, New York (1965); DE-A 40 03 422 und
Dispersionen synthetischer Hochpolymerer, Teil I, F. Hölscher,
Springer Verlag, Berlin (1969)).
Zur Gewährleistung der Stabilität der erzeugten erfindungsgemäßen
wäßrigen Polymerisatdispersion kommen sowohl die zur Durchführung
von radikalischen wäßrigen Emulsionspolymerisationen üblicher
weise eingesetzten Schutzkolloide als auch Emulgatoren in Be
tracht.
Geeignete Schutzkolloide sind beispielsweise Polyvinylalkohole,
Cellulosederivate, Vinylpyrrolidon enthaltende Copolymerisate
oder Polykondensate aus Naphthalinsulfonsäure und Formaldehyd,
deren zahlenmittleres, auf atomaren Wasserstoff bezogenes, rela
tives Molekulargewicht mit Vorteil 4000 bis 8000 beträgt. Eine
ausführliche Beschreibung weiterer geeigneter Schutzkolloide fin
det sich in Houben-Weyl, Methoden der organischen Chemie,
Band XIV/1, Makromolekulare Stoffe, Georg-Thieme-Verlag, Stutt
gart, 1961, S. 411 bis 420. Selbstverständlich können auch Gemi
sche aus Emulgatoren und/oder Schutzkolloiden verwendet werden.
Da die Monomeren b) der erfindungsgemäßen wäßrigen Polymerisat
dispersionen infolge ihrer Polarität im Unterschied zu den Mono
meren a) bereits eine signifikante Löslichkeit im wäßrigen Poly
merisationsmedium aufweisen, wird eine Kombination aus Emulgato
ren und Schutzkolloiden dann bevorzugt angewendet, wenn
erfindungsgemäße wäßrige Polymerisatdispersionen angestrebt wer
den, deren dispergierte Polymerisatpartikel chemisch einheitlich
sind. Erfindungsgemäße wäßrige Polymerisatdispersionen mit che
misch einheitlichen Polymerisatpartikeln sind bevorzugt. Von che
misch einheitlichen Polymerisatpartikeln spricht man dann, wenn
die Massendichte ρ aller Polymerisatteilchen im wesentlichen die
selbe ist, d. h., wenn die Massendichten von wenigstens 95 Gew.-%
aller Polymerisatteilchen in einem Intervall ρ = ρo±2% liegen.
Als Emulgatoren, die im Unterschied zu den Schutzkolloiden als
grenzflächenaktive Substanzen Micellen zu bilden vermögen, werden
mit Vorteil solche eingesetzt, deren reaktive Molekulargewichte
im Unterschied zu den Schutzkolloiden üblicherweise unter 2000,
vorzugsweise unter 1000 liegen. Sie können sowohl anionischer,
kationischer als auch nichtionischer Natur sein. Selbstverständ
lich müssen im Falle der Verwendung von Gemischen grenzflächen
aktiver Substanzen die Einzelkomponenten miteinander verträglich
sein, was im Zweifelsfall an Hand weniger Vorversuche überprüft
werden kann. Im allgemeinen sind anionische Emulgatoren unterein
ander und mit nicht-ionischen Emulgatoren verträglich. Desglei
chen gilt auch für kationische Emulgatoren, während anionische
und kationische Emulgatoren meistens miteinander unverträglich
sind. Gebräuchliche Emulgatoren sind z. B. ethoxylierte Mono-, Di- und
Tri-Alkylphenole (EO-Grad: 3 bis 100, Alkylrest: C₄ bis C₁₂),
ethoxylierte Fettalkohole (EO-Grad: 3 bis 100, Alkylrest: C₈ bis
C₁₈), sowie Alkali- und Ammoniumsalze von Alkylsulfaten (Alkyl
rest: C₈ bis C₁₆), von Schwefelsäurehalbestern ethoxylierter
Alkanole (EO-Grad: 1 bis 70, Alkylrest: C₁₂ bis C₁₈) und ethoxy
lierter Alkylphenole (EO-Grad: 3 bis 100, Alkylrest: C₄ bis C₁₂),
von Alkylsulfonsäuren (Alkylrest: C₁₂ bis C₁₈), von Arylsulfon
säuren und von Alkylarylsulfonsäuren (Alkylrest: C₉ bis C₁₈). Fer
ner sind geeignete Emulgatoren die Alkali- und Ammoniumsalze von
Alkylsulfaten (Alkylrest: C₁₀ bis C₁₈) und von Aryl- sowie Alkyla
rylsulfaten (Alkylrest: C₉ bis C₁₈). Weitere geeignete Emulgatoren
wie Sulfobernsteinsäureester finden sich in Houben-Weyl, Methoden
der organischen Chemie, Band XIV/1, Makromolekulare Stoffe,
Georg-Thieme-Verlag, Stuttgart, 1961, Seiten 192 bis 208.
Da das Grundprinzip der beiden wichtigsten Verfahren zur Latex-Schaumgummiherstellung
- des Dunlop- und des Talalay-Prozesses -
darin besteht, daß eine bei einem pH-Wert <7 stabile, geschäumte
wäßrige Polymerisatdispersion durch Erniedrigen des pH-Wertes zum
Gelieren gebracht wird, bilden die Alkali (insbesondere Natrium- und
Kalium-) - und Ammoniumsalze von C₈- bis C₁₈-Fettsäuren (gesät
tigte und ungesättigte) sowie von disproportionierten Harzsäuren
aus Kolophonium (Dresinate) besonders bevorzugte Emulgatoren zur
Stabilisierung der erfindungsgemäßen wäßrigen Polymerisat
dispersionen. Unter diesen sind die Kalium-, Natrium- und
Ammoniumsalze der Palmitinsäure, Ölsäure, Stearinsäure, Linol
säure und Linolensäure besonders bevorzugt. Generell ist eine
anionische Stabilisierung bevorzugt.
In der Regel enthalten die erfindungsgemäßen wäßrigen
Polymerisatdispersionen, bezogen auf die Menge an dispergiertem
Polymerisat, 0,5 bis 10, vorzugsweise 1 bis 5 Gew.-% an
Dispergiermittel. Mit Vorteil besteht die Gesamtmenge an
Dispergiermittel der erfindungsgemäßen wäßrigen Polymerisat
dispersionen zu wenigstens 50 Gew.-% und besonders bevorzugt zu
wenigstens 75 Gew.-% aus Alkali- und/oder Ammoniumsalzen von C₈- bis
C₁₈-Fettsäuren. Mit ganz besonderem Vorteil besteht die
Gesamtmenge an Dispergiermittel der erfindungsgemäßen wäßrigen
Polymerisatdispersionen zu wenigstens 50 Gew.-% und besonders be
vorzugt zu wenigstens 75 Gew.-% aus Alkali- und/oder Ammoniumsalz
der Ölsäure. In besonders günstiger Weise ist das Dispergier
mittel der erfindungsgemäßen wäßrigen Polymerisatdispersionen
eine Kombination aus wenigstens einem Schutzkolloid und wenig
stens einem der vorgenannten Salze einer C₈- bis C₁₈-Fettsäure.
Als radikalische Polymerisationsinitiatoren kommen für die
radikalische wäßrige Emulsionspolymerisation zur Herstellung der
erfindungsgemäßen wäßrigen Polymerisatdispersionen prinzipiell
alle diejenigen in Betracht, die in der Lage sind, eine
radikalische wäßrige Emulsionspolymerisation auszulösen. Es kann
sich dabei sowohl um Peroxide als auch um Azoverbindungen han
deln. Besonders geeignete Peroxide sind Wasserstoffperoxid,
tert.-Butylhydroperoxid, Diisopropylbenzolhydroperoxid, Para-Menthanhydroperoxid,
Cumolhydroperoxid und Peroxodischwefelsäure
sowie deren Salze. Vorzugsweise werden kombinierte Systeme, die
aus wenigstens einem Reduktionsmittel und wenigstens einem Per
oxid und/oder Hydroperoxid zusammengesetzt sind, eingesetzt, da
die Reduktionsmittel die Radikalbildung aktivieren und so eine
Durchführung der radikalischen wäßrigen Emulsionspolymerisation
bei tieferen Temperaturen ermöglichen.
Als geeignete Reduktionsmittel kommen beispielsweise Ascorbin
säure, Acetonbisulfit, das Natriumsalz der Hydroxymethansulfin
säure, Natriumsulfit, Natriumhydrogensulfit oder Natriumdithionit
in Betracht. Ganz besonders bevorzugt umfassen die vorgenannten
kombinierten (Redoxinitiator-)Systeme zusätzlich eine geringe
Menge einer im Polymerisationsmedium löslichen Metallverbindung,
deren metallische Komponente in mehreren Wertigkeitsstufen auf
treten kann. Ein Beispiel für solche Metallverbindungen sind Ei
sen(II) salze wie Eisen(II)sulfat. Anstelle eines wasserlöslichen
Eisen(II)-salzes wird häufig auch eine Kombination aus wasserlös
lichen Fe/V-Salzen benutzt. Derartige, eine solche Metall
verbindung enthaltende, Redoxinitiatorsysteme sind insofern von
Vorteil, als sie die Durchführung der radikalischen wäßrigen
Emulsionspolymerisation bei noch tieferen Temperaturen ermögli
chen. Beispiele für derartige Redoxinitiatorsysteme sind Ascor
binsäure/Eisen(II)sulfat/Wasserstoffperoxid oder Natrium
dithionit + Natriumformaldehydsulfoxylat/Eisen(II)sulfat/Para-
Menthanhydroperoxid oder Diisopropylbenzolhydroperoxid. Häufig
wird derartigen, eine Metallverbindung enthaltenden Redox
initiatorsystemen noch eine geringe Menge eines Chelatbildners
zugesetzt, um zu gewährleisten, daß sich die metallische Kompo
nente in Lösung befindet und dem Reaktionssystem nicht z. B. durch
eine Fällungsreaktion entzogen wird. Als Beispiel für einen sol
chen Chelatbildner sei das Natriumsalz der Ethylendiamintetra
essigsäure genannt. Häufig wird die metallische Komponente be
reits unmittelbar als Chelatkomplex zugesetzt.
Bezogen auf die zu polymerisierenden Monomeren beträgt die zu
verwendende Initiatormenge in der Regel 0,01 bis 5 Gew.-%.
Die Polymerisationstemperatur T beträgt mit Vorteil -10°C <T <70°C.
Da Butadien zwei ethylenisch ungesättigte Gruppen aufweist, kann
es bereits im Verlauf der radikalischen wäßrigen Emulsionspolyme
risation zu Vernetzungsreaktionen (chemische Bindung zwischen we
nigstens zwei voneinander verschiedenen Polymerketten), von ins
besondere dreidimensionaler Ausprägung, kommen. Hohe Polymerisa
tionstemperaturen fördern derartige dreidimensionale Vernetzungs
reaktionen. Erfindungsgemäß bevorzugt sind solche erfindungs
gemäßen wäßrigen Polymerisatdispersionen, deren dispergiertes Po
lymerisat überwiegend aus nicht vernetzten langen Polymerisatket
ten besteht, die allenfalls einen geringen Verzweigungsgrad auf
weisen. Ein solcher geringer Vernetzungsgrad weist sich in den
physikalischen Eigenschaften der Verfilmungen der wäßrigen
Polymerisatdispersionen aus.
Ein weiteres Maß zur Charakterisierung des Polymerisats ist
V dessen sogenannter "unlöslicher Anteil". Zur Bestimmung des
unlöslichen Anteils isoliert man das Emulsionspolymerisat in an
sich bekannter Weise durch Koagulation (z. B. pH-Erniedrigung und
Zusatz von Isopropanol).
Anschließend gibt man 0,3 g des Koagulats bei 25°C und 1 atm in
100 ml Toluol und rührt 20 h. Danach wird der ungelöste Anteil
abfiltriert und zur eingewogenen Menge an Polymerisat ins
Verhältnis gesetzt. Ausgedrückt in Gew.-% ergibt dies den "unlös
lichen Anteil". Erfindungsgemäß beträgt der "unlösliche Anteil"
vorzugsweise 60 bis 70 Gew.-%.
Eine in oben erwähnter Hinsicht besonders signifikante physikali
sche Eigenschaft der Verfilmungen der erfindungsgemäßen wäßrigen
Polymerisatdispersionen ist der im Rahmen einer temperaturabhän
gigen dynamisch-mechanischen-Analyse im Temperaturbereich von -15
bis +175°C resultierende Maximalwert für tan δ, der sogenannte
tan δmax-Wert, gemessen mit einem Meßgerät MkII DMTA der Fa. Poly
mer Laboratories (Loughborough, England) im "shear-modus" bei
einer Frequenz von 1 Hz und einer Aufheizgeschwindigkeit von 4°C/min
(die Verfilmung wird dabei oberhalb der Mindestfilmbilde
temperatur (häufig bei 25°C) und bei 1 atm Druck durchgeführt; an
schließend wird der Film im Exsikkator bei reduziertem Druck über
Trockenmittel bei 25°C 10 bis 30 h getrocknet; nach beendeter
Trocknung wird die DMTA-Messung durchgeführt; die Filmdicke be
trägt normalerweise 0,5 mm, als Filmprobe wird normalerweise eine
Kreisfläche mit einem Durchmesser von 11 mm eingesetzt; der Film
muß blasenfrei sein). Erfindungsgemäß beträgt tan δmax vorzugs
weise 0,2 bis 0,5, besonders bevorzugt 0,25 bis 0,35. Die
Größe tan δ steht dabei für das Verhältnis von "Verlustmodul/Ela
stizitätsmodul" = E′′/E′.
D.h., von besonderem Vorteil sind somit erfindungsgemäße wäßrige
Polymerisatdispersionen, deren dispergiertes Polymerisat einen
unlöslichen Anteil von 60 bis 70 Gew.-% und deren Verfilmung
gleichzeitig einen tan δmax-Wert von 0,2 bis 0,5 bzw. 0,25
bis 0,35 aufweisen.
In entsprechender Weise beträgt die Polymerisationstemperatur mit
Vorteil -10 bis 50°C, bevorzugt -10 bis 30°C, besonders bevorzugt
0 bis 20°C und ganz besonders bevorzugt 10 bis 20°C.
Eine weitere Maßnahme zur Begrenzung des Vernetzungsgrades ist
der Zusatz von sogenannten Molekulargewichtsreglern (Kettenüber
träger) wie z. B. Mercaptanen (Alkanthiolen), die mit Vorteil 3
bis 15 C-Atome aufweisen. Vorzugsweise wird erfindungsgemäß
tert.-Dodecylmercaptan oder n-Dodecylmercaptan als Molekular
gewichtsregler eingesetzt. In typischer Weise werden die das Mo
lekulargewicht regelnden Substanzen, bezogen auf die Gesamtmenge
der zu polymerisierenden Monomeren, in Mengen von 0,01 bis
3 Gew.-% eingesetzt. Üblicherweise beträgt der Arbeitsdruck bei
der radikalischen wäßrigen Emulsionspolymerisation 1 bis 15, be
vorzugt 1 bis 6 und besonders bevorzugt 1 bis 3 atm.
Bevorzugt erfolgt die Herstellung von Latex-Schaumgummi ausgehend
von erfindungsgemäßen wäßrigen Polymerisatdispersionen, deren Po
lymerisatvolumenanteil (das Polymerisatvolumen bezogen auf das
Gesamtvolumen der wäßrigen Polymerisatdispersion) 50 Vol.-%, be
vorzugt 60 bis 70 Vol.-%, beträgt, da die Gelierung bei Latex
schäumen, die ausgehend von solchen wäßrigen Polymerisat
dispersionen erzeugt wurden, in besonders einfacher Weise erfolgt
(vgl. Plaste und Kautschuk, 24. Jahrgang, Heft 5, 1977, S. 346).
Von Nachteil an solchermaßen konzentrierten wäßrigen Polymerisat
dispersionen ist jedoch z. B. deren erhöhter Fließwiderstand.
Andererseits zeigen grobteilige wäßrige Polymerisatdispersionen
unter der Prämisse gleichen Feststoffgehalts einen geringeren
Fließwiderstand als feinteilige wäßrige Polymerisatdispersionen.
Ferner ist der Fließwiderstand von solchen wäßrigen Polymerisat
dispersionen, deren Polymerisatteilchendurchmesserverteilung mehr
als ein Maximum aufweist (polymodale wäßrige Polymerisat
dispersion), in der Regel geringer als von monomodalen wäßrigen
Polymerisatdispersionen.
Erfindungsgemäß bevorzugt sind daher solche wäßrigen Polymerisat
dispersionen, deren Polymerisatvolumenanteil 50 bis 70 Vol.-%
(Vol.-% Angaben beziehen sich in dieser Schrift auf 25°C und
1 atm) und deren gewichtsmittlerer Polymerisatteilchendurchmes
ser 300 nm, vorzugsweise 350 bis 550 nm beträgt. Ferner weist
die Häufigkeitsverteilung der Polymerisatteilchendurchmesser
gleichzeitig vorzugsweise zwei Maxima auf, d. h., sie ist mit Vor
teil bimodal. Die Lage des ersten Maximum liegt bevorzugt im
Durchmesserbereich 50 bis 100 nm, während die Lage des zweiten
Maximum bevorzugt im Bereich von 400 bis 800 nm und ganz beson
ders bevorzugt im Bereich von 450 bis 650 nm liegt. Ferner ist es
günstig, wenn die Halbwertsbreite des ersten Maximum 20 bis
100 nm, bevorzugt 30 bis 50 nm beträgt und die Halbwertsbreite
des zweiten Maximum oberhalb von 500 nm, bevorzugt bei 500 bis
1500 nm, besonders bevorzugt bei 800 bis 1200 nm liegt sowie wenn
beide Maxima jeweils 40-60 Gew.-% der Polymerisatteilchen umfas
sen. In der Regel enthält die erfindungsgemäße wäßrige
Polymerisatdispersion keine Polymerisatteilchen mit einem Durch
messer oberhalb von 2500 nm. Auch ist es günstig, wenn das
Verhältnis von gewichtsmittlerem zu zahlenmittlerem Polymerisat
teilchendurchmesser 1,5 bis 2,5 beträgt.
Aufgrund der Reaktionsträgheit des Butadiens werden ebenda be
schriebene wäßrige Polymerisatdispersionen zweckmäßigerweise
nicht unmittelbar durch radikalische wäßrige Emulsionspolymerisa
tion hergestellt.
Vielmehr wird durch die radikalische wäßrige Emulsionspolymerisa
tion zunächst eine feinteilige, in der Regel monomodale, wäßrige
Ausgangspolymerisatdispersion erzeugt, deren gewichtsmittlerer
Teilchendurchmesser 50 bis 80 nm und deren Polymerisatvolumenan
teil 15 bis 45, vorzugsweise 25 bis 45 Vol.-% beträgt.
Diese feinteilige wäßrige Ausgangspolymerisatdispersion wird an
schließend in an sich bekannter Weise mit Hilfe von Agglomerati
onsverfahren einer irreversiblen Teilchenvergrößerung unterwor
fen. Mögliche, in bekannter Weise anzuwendende, Agglomerations
verfahren sind z. B. die Gefrieragglomeration, die Druckagglomera
tion oder die chemische Agglomeration. Daran schließt sich eine
Aufkonzentrierung der wäßrigen Polymerisatdispersion auf die ge
wünschte Polymerisatvolumenkonzentration an. Als Verfahren zur
Latexaufkonzentrierung kommen dabei in an sich bekannter Weise
z. B. das Eindampfen, das Aufrahmen, das Zentrifugieren oder das
Elketrodekantieren in Betracht.
Mit Vorteil wird die radikalische wäßrige Emulsionspolymerisation
zur Erzeugung der erfindungsgemäßen wäßrigen Ausgangspolymerisat
dispersion so durchgeführt, daß man die Gesamtmenge des Polyme
risationsansatzes (einschließlich des Molekulargewichtsreglers)
abzüglich des Radikalbildners ins Polymerisationsgefäß vorlegt,
auf die Polymerisationstemperatur erhitzt und anschließend (in
der Regel auf einmal) Radikalbildner ins Polymerisationsgefäß zu
setzt und polymerisiert. Dabei kann die Polymerisationstemperatur
konstant gehalten werden. Mit Vorteil beträgt die Polymerisati
onstemperatur jedoch bis zum Erreichen eines Polymerisationsum
satzes von 40 bis 50 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmenge der zu
polymerisierenden Monomeren, 5 bis 10°C. Anschließend beträgt die
Polymerisationstemperatur mit Vorteil bis zum Erreichen eines Po
lymerisationsumsatzes von 60 Gew.-% < 10 bis 15°C und danach wird
die Polymerisationstemperatur bevorzugt auf < 15 bis 20°C erhöht
und bei dieser Temperatur belassen, bis der Polymerisationsendum
satz erreicht ist. Dieser beträgt bei dem erfindungsgemäßen Ver
fahren ganz generell in der Regel < 60, vorzugsweise < 80, mit
Vorteil < 85, bevorzugt < 90, besonders bevorzugt < 95 und
ganz besonders bevorzugt < 98 Gew.-%, bezogen auf die zu polymeri
sierenden Monomeren. Anschließend wird die radikalische wäßrige
Emulsionspolymerisation durch Zusatz von Polymerisations
inhibitoren wie Diethylhydroxylamin gestoppt und nicht umgesetzte
Monomere in an sich bekannter Weise durch Desodorieren (vorzugs
weise Strippen und/oder Wasserdampfdestillation) entfernt. Wäh
rend der Polymerisation kann selbstverständlich zum Zweck des Er
reichens des gewünschten Polymerisationsumsatzes sowie zum Zwecke
der zusätzlichen Stabilisierung der wäßrigen Polymerisat
dispersion weiterer Radikalbildner und/oder Dispergiermittel zu
gesetzt werden. Ferner können zur Stabilisierung des pH-Wertes
des wäßrigen Dispergiermediums während der Emulsionspolymerisa
tion Puffer wie Alkaliphosphat zugesetzt werden. Ein Zusatz ge
ringer Mengen starker Elektrolyte wie Kaliumsulfat, Kaliumchlorid
und/oder Natriumsulfat erleichtert in an sich bekannter Weise die
Einstellung der gewünschten Polymerisatteilchendurchmesser. Im
übrigen wird der Polymerisatteilchendurchmesser hauptsächlich
durch die Menge des verwendeten Dispergiermittels bestimmt. In
der Regel gehen mit zunehmender Dispergiermittelmenge abnehmende
Polymerisatteilchendurchmesser einher.
Zusammenfassend erfolgt die Herstellung der erfindungsgemäßen
wäßrigen Polymerisatdispersionen im wesentlichen in entsprechen
der Weise wie die Herstellung wäßriger Butadien/Styrol-Polymeri
satdispersionen. D.h., die Durchführung der erfindungsgemäßen
radikalischen wäßrigen Emulsionspolymerisation kann als batch-Prozeß
auch nach dem Zulaufverfahren oder auch kontinuierlich in
Kaskadenfahrweise durchgeführt werden.
Desgleichen gilt für die Herstellung von Latex-Schaumgummi aus
den erfindungsgemäßen wäßrigen Polymerisatdispersionen.
D.h., es können die beiden wichtigsten Verfahren zur Schaumgummi
herstellung, nämlich der Dunlop- und der Talalay-Prozeß, angewen
det werden. Das Grundprinzip beider Prozesse besteht darin, daß
ein bei einem pH-Wert < 7 erzeugter Latexschaum durch Erniedrigung
des pH-Wertes zum Gelieren gebracht und dadurch fixiert wird. Die
auf das Gelieren folgende Vernetzung zur Erzeugung der erforder
lichen Elastizität erfolgt zweckmäßigerweise mittels feinteiligem
Schwefel (Vulkanisation). Er soll mit Vorteil einen Reinheitsgrad
von wenigstens 95 Gew.-% aufweisen (Aschegehalt < 0,5 Gew.-%).
Ferner sollte der Schwefel weitgehend säurefrei sein, weil Säuren
einen verzögernden Einfluß auf die Vulkanisation ausüben. Schwe
felblüte, die meist Spuren von SO₂ enthält, ist daher weniger be
vorzugt. Mit Vorteil wird Schwefel von mittlerer Feinheit (70 bis
80 Chancel-Grade) verwendet. Wesentlich für ein gutes Eigen
schaftsprofil des Latex-Schaumgummi ist dessen gleichmäßige Ver
teilung im Latex-Schaum. Häufig wendet man deshalb den Schwefel
in in wäßrigem Medium mittels Dispergatoren dispers verteilt er
Form an, deren Schwefelgehalt üblicherweise bei 40 bis 60 Gew.-%
liegt. Günstig sind unter diesem Aspekt auch wäßrige Schwefelpa
sten. Bezogen auf die im Latexschaum einpolymerisiert enthaltene
Menge an Butadien setzt man in der Regel 0,05 bis 3 Gew.-%, vor
zugsweise 0,1 bis 2 Gew.-% Schwefel zu.
Wegen der Reaktionsträgheit des Schwefels und der zweiten
olefinisch ungesättigten Gruppe des im Latexschaum einpolymeri
siert enthaltenen Butadiens wendet man normalerweise den Schwefel
zusammen mit Vulkanisationsbeschleunigern und Aktivatoren an.
Die wichtigsten Beschleuniger sind Thiazole (auch Mercaptobe
schleuniger genannt) wie 2-Mercaptobenzothiazol, dessen Zinksalz
und Dibenzothiazyldisulfid, Sulfenamide wie Benzothiazyl-2-cyclo
hexylsulfenamid, Benzothiazyl-2-tert.-butylsulfenamid, Benzothia
zyl-2-sulfenmorpholid und Benzothazyl-dicyclo-hexylsulfenamid,
Guanidine wie Diphenylguanidin, Di-ortho-tolylguanidin und ortho-
Tolylbiguanidin, Thiurame wie Tetramethylthiuramdisulfid und Te
tramethylthiuramdisulfid, Dithiocarbamate wie Zink-N-dimethyldi
thiocarbamat, Zink-N-diethyldithiocarbamat, Zink-N-dibutyldithio
carbamat, Zink-N-ethylphenyldithiocarbamat und Zink-N-pentamethy
lendithiocarbamat, Thioharnstoffe wie Ethylenthioharnstoff, Die
thylenthioharnstoff und Diphenylthioharnstoff sowie Aldehyd-Amin-Kondensationsprodukte
wie z. B. solche aus Butyraldehyd und
Anilin. Vielfach werden auch Gemische von Vulkanisationsbeschleu
nigern angewendet. Bezogen auf die im Latexschaum einpolymeri
siert enthaltene Menge an Butadien setzt man normalerweise 0,05
bis 4 Gew.-% an Vulkanisationsbeschleunigern zu.
Die meisten Vulkanisationsbeschleuniger benötigen zur Entfaltung
ihrer optimalen Wirksamkeit sogenannte Aktivatoren wie Zinkoxid
(Primäraktivator). Letzteres kann seinerseits durch Zusatz von
Fettsäuren oder deren Salzen aktiviert werden (Sekundäraktivato
ren). Bezogen auf die im Latexschaum einpolymerisiert enthaltene
Menge an Butadien beträgt die Einsatzmenge an ZnO mit Vorteil 0,5
bis 5 Gew.-%. Fettsäuren und deren Salze wie z. B. Kaliumoleat und
Kaliumdresinat wirken gleichzeitig als Schaumstabilisierungsmit
tel. Die angewandte Vulkanisationstemperatur liegt normalerweise
bei 80 bis 150°C.
Die in der erfindungsgemäßen wäßrigen Polymerisatdispersion noch
vorhandenen ungesättigten Gruppen, die durch ihre Reaktionsfähig
keit mit Schwefel einerseits die Vulkanisation ermöglichen, be
dingen andererseits eine Empfindlichkeit des resultierenden La
tex-Schaumgummi gegenüber reaktionsfähigen Substanzen wie z. B.
Sauerstoff. Als Konsequenz dieser Wechselwirkung kann der Latex-Schaumgummi
verhärten und verspröden (altern.) Vielfach setzt man
daher dem Latexschaum noch Alterungsschutzmittel wie Wingstay®L
zu.
Um eine möglichst homogene Verteilung der vorgenannten Hilfs
mittel zu ermöglichen, erfolgt auch deren Zusatz vorzugsweise als
40 bis 60 gew.-%ige wäßrige Dispersion oder als wäßrige Paste.
Erfindungsgemäß bedarf es außerdem des Zusatzes eines Hydrats
eines anorganischen Salzes, um den resultierenden Latex-Schaum
gummi flammwidrig auszurüsten. Bevorzugt werden dabei Metalloxid
hydrate, Metallhydroxide und deren Mischformen (Metalloxidhydro
xide) angewendet. Mit Vorteil sind solche Hydrate eines anorgani
schen Salzes frei von Halogen, Phosphor, Arsen und Antimon. Bei
spielsweise kommen als solche Hydrate in Betracht Kaoline, Zink
borathydrate, Aluminiumoxidtrihydrat und Aluminiumtrihydroxid
(z. B. Hydrargillit, Gibbsit, Bayerit oder Nordstrandit).
Weitere Hydrate anorganischer Salze finden sich in Angew.
Chem. 173. Jahrg. 1961/Nr. 24, S. 785 bis 805. Bevorzugt werden
solche Hydrate anorganischer Salze zugesetzt, deren Dehydrati
sierung bei Normaldruck (l atm) ab einer Temperatur 200°C, be
vorzugt im Bereich 200 bis 500°C, erfolgt. Bevorzugt angewandte
Hydrate eines anorganischen Salzes sind solche, die frei von
Schwermetallen sind, wie z. B. Aluminiumoxidtrihydrat (Al₂O₃·3H₂O)
oder Al(OH)₃.
Selbstverständlich werden die Hydrate der anorganischen Salze
vorzugsweise in feinteiliger Form eingearbeitet. In der Regel be
trägt der zahlenmittlere Großdurchmesser ihrer Körnung 0,1 bis
500 µm. Entsprechend feinteilige Aluminiumtrihydroxide sind z. B.
als Martinale® bei der Martinswerk GmbH in Bergheim (DE) käuflich
zu erwerben. Beispiele sind Martinal ON, Martinal OX, Marti
nal ON-313 und Martinal OL-104. Als besonders vorteilhaft eignet
sich Martinal ON-313, dessen zahlenmittlerer Größtdurchmesser 10
bis 50 µm beträgt (vgl. "Martinal als flammhemmender Füllstoff in
Kunstharzbeton und Kunstmarmor, 09/1983, Kz: 7/1", Martins
werk GmbH, Bergheim (DE)).
Weitere geeignete feinteilige Aluminiumtrihydroxide sind die Apy
rale® (vgl. "Apyral as a Flame Retardant", VAW, 1988) der Verein
igte Aluminium Werke AG, Schwandorf, DE. Beispiele sind Apy
ral 60, Apyral 25, Apyral 30, Apyral 2 und Apyral 1. Die Wirkung
der erfindungsgemäß zuzusetzenden feinteiligen Hydrate anorgani
scher Salze auf die physikalisch-mechanischen Eigenschaften des
erfindungsgemäßen Latex-Schaumgummi entspricht im wesentlichen
derjenigen von Füllstoffen.
Normalerweise enthält Latex-Schaumgummi maximal bis zu 30%, im
allgemeinen sogar nur 20% seines Gewichtes an Füllstoffen, um
seine physikalischen Eigenschaften nicht zu beeinträchtigen (vgl.
z. B. Dispersionen synthetischer Hochpolymerer, Teil II, H. Rein
hard, Springer-Verlag, Berlin (1969), S. 229, zweitletzter Ab
schnitt).
Es überrascht daher, daß erfindungsgemäß, bezogen auf das
erfindungsgemäße Polymerisat, 35 bis 55 Gew.-%, vorzugsweise 40
bis 50 Gew.-%, an feinteiligem Hydrat eines anorganischen Salzes
zugesetzt werden können, ohne daß das erforderliche mechanische
Eigenschaftsprofil des Latex-Schaumgummi (Massendichte nach
ISO 845 : 80 bis 200 kg/m³, Reißdehnung nach ISO 1798: 180%,
Reißkraft nach ISO 1798: 70 kPa, sowie Eindruckhärte nach
ISO 2439, A: 350 N, jeweils auf 23°C und 1 atm bezogen) verlassen
wird. Es überrascht ferner, daß durch einen solchen alleinigen
Zusatz an feinteiligem Hydrat eines anorganischen Salzes (d. h.
ohne Zusatz weiterer Flammschutzmittel) bereits eine normenge
rechte Flammwidrigkeit des erfindungsgemäßen Schaumgummi erzielt
werden kann. Wird als solches feinteiliges Hydrat eines anorgani
schen Salzes Al₂O₃·3H₂O oder Al(OH)₃ verwendet, ist insbesondere
erstmals ein Latex-Schaumgummi zugänglich, der frei von Halogen,
frei von Phosphor und frei von Schwermetallen (alle Metalle deren
Atomgewicht oberhalb des Ca liegt, ausgenommen Zn) einerseits
eine normengerechte Flammfestigkeit aufweist und andererseits
hinsichtlich seiner physikalisch-mechanischen Eigenschaften in
vollem Umfang zu befriedigen vermag. Neben den erfindungsgemäß
zuzusetzenden feinteiligen Hydraten eines anorganischen Salzes
können die erfindungsgemäßen Latex-Schaumgummi, bezogen auf das
erfindungsgemäße Polymerisat, noch bis zu 20 Gew.-% sonstiger an
sich üblicher feinteiliger Füllstoffe wie z. B. Kreide enthalten.
Im einzelnen wird die Herstellung von Latex-Schaumgummi, ausge
hend von der erfindungsgemäßen wäßrigen Polymerisatdispersion,
üblicherweise in mehreren Verfahrensabschnitten vollzogen.
Zuerst werden normalerweise die zur Vulkanisation erforderlichen
Chemikalien (Kolloidschwefel und Vulkanisationsbeschleuniger),
Antioxidantien, Schaumstabilisierungsmittel und gegebenenfalls
weitere Hilfsmittel mit der wäßrigen erfindungsgemäßen
Polymerisatdispersion gemischt. In der Regel nach einer bestimm
ten Reifezeit, die, gegebenenfalls unter schwachem Rühren der
Mischung, bis zu 3 Tagen dauern kann, wird die konfektionierte
wäßrige Polymerisatdispersion auf den gewünschten Verschäumungs
grad (in der Regel das 8- bis 12-fache Volumen der Ausgangsmi
schung) gebracht. Dies kann z. B. durch Zusatz von Gase freiset
zenden Verbindungen erfolgen (Wasserstoffperoxid, Natriumperborat
oder niedrigsiedende Lösungsmittel). In einfacher Weise erfolgt
es jedoch zweckmäßig durch Einschlagen von Luft mittels eines
Schlagschäumers. Normalerweise werden die gegebenenfalls mit zu
verwendenden anorganischen Füllstoffe sowie die erfindungsgemäß
zuzusetzenden feinteiligen Hydrate anorganischer Salze zuvor oder
zur selben Zeit zugesetzt.
Als eigentlich kennzeichnendes Merkmal des Dunlop-Prozesses (z. B.
GB-326210 und US-1 852 447) wird in den fertigen Latex-Schaum das
Gelierungsmittel, bevorzugt feinteiliges Natrium- und/oder Kali
umhexafluorosilicat, zugesetzt. Die Wirksamkeit der Hexafluorosi
licate beruht auf der langsamen Hydrolyse gemäß
Na₂SiF₆ + 4H₂O → 2NaF + 4HF + Si(OH)₄.
D.h., die Gelierung erfolgt auf Kosten der Fluorwasserstoffbil
dung, die den pH-Wert des Schaumes herabsetzt. Außerdem adsor
biert die gebildete Kieselsäure an ihrer großen Oberfläche die
Dispergiermittel und vermindert so zusätzlich die Stabilität des
Latexschaumes. Die Einarbeitung des Geliermittels in den Schaum
erfolgt zweckmäßig innerhalb weniger Minuten. Anschließend wird
der Latex-Schaum beim Dunlop-Verfahren in z. B. eine metallische
Form gefüllt. In selbiger erfolgt in typischer Weise unter
Normalbedingungen oder bei erhöhter Temperatur durch sich selbst
Überlassen die Gelierung. Die Vulkanisation kann im Anschluß an
die Gelierung z. B. durch Einwirkung von erhitztem Wasserdampf er
folgen. Selbstverständlich können Gelierung und Vulkanisation
auch überlappen. Danach wird in der Regel der noch heiße Schaum
gummi aus der Form entnommen, gewaschen und getrocknet.
Bemerkenswerterweise beeinflußt bei Verwendung der erfindungs
gemäß zu verwendenden wäßrigen Polymerisatdispersionen zur Her
stellung von Latex-Schaumgummi (sowohl beim Dunlop- als auch beim
Talalay-Prozess) nicht nur der Zusatz eines Hydrats eines anorga
nischen Salzes die Flammwidrigkeit des resultierenden Latex-Schaumgummi,
sondern auch die gewählte Gelierdauer.
Dabei gilt als Faustregel, daß ein langsameres Gelieren die
resultierende Flammschutzwidrigkeit verbessert, was sich ins
besondere bei geringen Zusätzen an Hydraten anorganischer Salze
bemerkbar macht (insbesondere der Test gemäß DIN EN 597, Teil 1,
mit und ohne Textilauflage (normalerweise flame retardant poly
ester) wird besser bestanden).
Erfindungsgemäß werden beim Dunlop-Prozess Gelierzeiten von
10 min bis 1 h, vorzugsweise 30 min, empfohlen. Dies gilt
insbesondere bei Verwendung der wäßrigen Polymerisatdispersion A
gemäß den Ausführungsbeispielen. Unterhalb von 10 min liegende
Gelierzeiten sind in diesem Fall weniger empfehlenswert.
Als Einflußmöglichkeiten auf die Gelierzeit bieten sich dabei an:
- a) die eingesetzte Menge an Geliermittel; mit zunehmender Menge an eingesetztem Geliermittel nimmt die Gelierzeit normaler weise ab;
- b) die zur Stabilisierung der wäßrigen Ausgangspolymerisat dispersion eingesetzte Menge an Dispergiermittel (ins besondere die Menge an Alkali- und/oder Ammoniumsalzen von C₈- bis C₁₈-Fettsäuren); mit zunehmender Menge an Dispergier mittel nimmt die Gelierzeit normalerweise zu;
- c) die beim Gelieren herrschende Temperatur; eine erhöhte Temperatur bedingt in der Regel eine beschleunigte Gelierung, insbesondere bei Verwendung von Na₂SiF₆ als Geliermittel.
Das Talalay-Verfahren (vgl. z. B. US 2 432 353) unterscheidet sich
vom Dunlop-Prozeß im wesentlichen durch die Art, in der die Ge
lierung durchgeführt wird. Normalerweise wird mit dem noch kein
Gelierungsmittel zugesetzt enthaltenden Latexschaum eine Form
teilgefüllt. Durch Anlegen eines Vakuums expandiert die vor
geschäumte Masse weiter, bis zur vollständigen Ausfüllung der
vorgegebenen Form. Dann wird der Schaum durch Abkühlen der Form
(in typischer Weise auf ca. -30°C) eingefroren. Anschließend wird
das Vakuum durch Einströmen von CO₂ gebrochen. Damit einhergehend
taut das System. Gleichzeitig bewirkt das saure CO₂ die Gelierung.
Im Anschluß daran wird in an sich bekannter Weise vulkanisiert.
Während nach dem Dunlop-Verfahren Schaumgummi vorwiegend in Form
von Platten und Blöcken (z. B. Matratzen) hergestellt wird, werden
nach dem Talalay-Verfahren vorwiegend Schaumgummiblöcke erzeugt.
Beide Verfahrensweisen sind dem Fachmann ausgehend von der Buta
dien/Styrol-Latex-Schaumgummiherstellung hinreichend bekannt.
Mit besonderem Vorteil wird das erfindungsgemäße Verfahren zur
Herstellung von Schaumgummikissen und Schaumgummimatratzen sowie
von Polstermaterial in der Automobil- und Möbelindustrie ange
wandt. Selbstverständlich eignet sich der erfindungsgemäße Latex-Schaumgummi
auch zum Zweck der Teppichrückenbeschichtung.
Erfindungsgemäßer Gegenstand ist daher insbesondere Latex-Schaum
gummi,
- i) der keine (< 2 Gew.-% bezogen auf das Schaumgummi) phosphorhaltige organische Verbindung (im Grenzfall über haupt keinen Phosphor), keine halogenierte organische Ver bindung (im Grenzfall überhaupt kein Halogenid), kein As und kein Sb aufweist,
- ii) dessen Polymerisat, in radikalisch polymerisierter Form aus
- a) wenigstens 50 Gew.-% wenigstens eines Monomeren aus der Gruppe umfassend Butadien und Isopren (Monomere a),
- b) wenigstens 10 Gew.-% wenigstens eines Monomeren aus der Gruppe umfassend Ester aus Acrylsäure oder Methacryl säure und einem 1 bis 8 C-Atome aufweisenden Alkanol (Monomere b) und
- c) 0 bis 10 Gew.-% sonstigen radikalisch copolymerisier
baren, wenigstens eine ethylenisch ungesättigte Gruppe
aufweisenden, Monomeren (Monomere c)
mit der Maßgabe aufgebaut ist, daß die Gesamtmenge der in radikalisch polymerisierten Form einpolymerisiert enthaltenen Monomeren a) und b) wenigstens 90 Gew.-% beträgt, wobei die Angaben in Gew.-% jeweils auf die Gesamtmenge der das Polymerisat in radikalisch polyme risierter Form konstituierender Monomeren a) + b) + c) bezogen sind,
- iii) der, bezogen auf die Masse des vorgenannten Polymerisats, 35 bis 55 Gew.-% eines feinteiligen Hydrats eines anorgani schen Salzes enthält und
- iiii) der bei 1 atm und 23°C die nachfolgenden physikalischen
Kenndaten aufweist
- - Massendichte: 80 bis 200 kg/m³,
- - Reißdehnung nach ISO 1798: 180%,
- - Reißkraft nach ISO 1798: 70 kPa und
- - Eindruckhärte nach ISO 2439, A: 350 N.
Überraschend an solchermaßen konfektioniertem Latex-Schaumgummi
ist dessen nach DIN EN 597, Teil 1 und Teil 2, Entwurf vom Fe
bruar 1992, reduzierte Entzündbarkeit sowie seine verminderte
Neigung zu Rauchentwicklung.
Erfindungsgemäß besonders vorteilhaft ist, daß vorgenannter La
tex-Schaumgummi auch frei (< 1 Gew.-% auf das Schaumgummi bezo
gen) von Schwermetallen realisierbar ist.
In einem gerührten Polymerisationsdruckgefäß mit einem Innen
volumen von 160 l wurde bei 20°C eine Lösung aus 0,18 kg
K₂SO₄, 0,11 kg Na₂SO₄, 0,007 kg des Na-Salzes der Ethylendi
amintetraessigsäure, 0,007 kg Natriumdithionit, 0,17 kg eines
Polykondensats aus Naphthalinsulfonsäure und Formaldehyd mit
einem zahlenmittleren Molekulargewicht von 5000 in Form einer
45 gew.-%igen wäßrigen Lösung, 7,9 kg Kaliumoleat in Form
einer 12,5 gew.-%igen wäßrigen Lösung und 9,0 kg Wasser vor
gelegt und anschließend wurden 46,8 kg Wasser zugefügt.
Daraufhin wurden die nachfolgenden Bestandteile eines Redox
initiatorsystems zugesetzt:
0,007 kg Natriumthionit, 0,007 kg Natriumformaldehyd
sulfoxylat, 0,003 kg Fe(II)SO₄·7H₂O, 0,007 kg Na-Salz der
Ethylendiamintetraessigsäure, 0,013 kg Natriumphosphat
(Na₃PO₄·10H₂O) und 2,5 kg Wasser.
Dann wurden 11,5 kg Methylmethacrylat und 0,03 kg tert.-Dode
cylmercaptan eingerührt. Schließlich wurden dem Polymerisati
onsgefäß 21,4 kg Butadien zugedrückt.
Das resultierende Gemisch wurde auf 10°C gekühlt. Dann wurden
0,05 kg Para-Menthanhydroperoxid auf einmal zugesetzt und da
durch die Polymerisation ausgelöst. Unter Aufrechterhaltung
der Polymerisationstemperatur von 10°C wurde bis zu einem,
auf die Gesamtmenge der zu polymerisierenden Monomeren bezo
genen, Polymerisationsumsatz von 35 Gew.-% weiterpolymeri
siert. Dann wurden auf einmal nochmals 1,3 kg Kaliumoleat
(als 12,5 gew.-%ige wäßrige Lösung) und 0,02 kg Para-Menthan
hydroperoxid auf einmal zugesetzt. Danach wurde bis zu einem
Polymerisationsumsatz von 50 Gew.-% unter Aufrechterhaltung
der 10°C die Polymerisation fortgeführt. Daraufhin wurde die
Polymerisationstemperatur auf 15°C erhöht und bei dieser
Temperatur bis zu einem Umsatz von 60 Gew.-% weiterpolymeri
siert. Dann wurde die Polymerisationstemperatur auf 20°C er
höht und die Polymerisation unter Aufrechterhaltung dieser
Temperatur bis zu einem Polymerisationsumsatz von < 98 Gew.-%
und 99 Gew.-% fortgeführt. Schließlich wurde die
radikalische wäßrige Emulsionspolymerisation durch Zusatz von
0,012 kg Di-ethylhydroxylamin gestoppt. Daran anschließend
wurde durch Zusatz von 1,7 kg Kaliumoleat (als 12,5 gew.-%ige
wäßrige Lösung) nachstabilisiert. Schließlich wurden die
Restmonomeren durch Strippen mit Wasserdampf entfernt.
Es wurde eine wäßrige Polymerisatdispersion erhalten, die
einen Feststoffgehalt von 33 Gew.-% aufwies. Untersuchungen
mittels der analytischen Ultrazentrifuge wiesen die disper
gierten Polymerisatpartikel als chemisch einheitlich aus. Die
ermittelte Teilchendichte entspricht einer Polymerisatzusam
mensetzung von 65 Gew.-% Butadien und 35 Gew.-% Methylmeth
acrylat. Der gewichtsmittlere Teilchendurchmesser der monomo
dalen wäßrigen Polymerisatdispersion betrug 70 nm.
Die so erhaltene wäßrige Ausgangspolymerisatdispersion wurde
bei 20°C einer Druckagglomeration unterworfen (Gerät: Homoge
nisator der Firma APV Gaulin vom Typ MC 45-5TBAX,
Druck: 320 bar).
Die druckagglomerierte wäßrige Polymerisatdispersion wurde
mittels eines Dünnschichtverdampfers auf eine Polymerisatvo
lumenkonzentration von 60 Vol.-% aufkonzentriert (die Mantel
temperatur des Dünnschichtverdampfers variierte von 100 bis
130°C). Der Druck im Verdampfer variierte von 80 bis
120 mbar. Die zugehörige Latextemperatur war 40 bis 50°C.
Die Teilchendurchmesserverteilungsfunktion (Häufigkeitsver
teilung) der so resultierenden erfindungsgemäßen wäßrigen
Polymerisatdispersion A wies zwei Maxima auf. Das erste Maxi
mum lag bei einem Durchmesser von 70 nm, das zweite lag bei
einem Durchmesser von 580 nm. Die Halbwertsbreite des ersten
Maximum betrug 40 nm und die Halbwertsbreite des zweiten Ma
ximum betrug 1000 nm. Der gewichtsmittlere Polymerisatteil
chendurchmesser betrug 148 nm und der zahlenmittlere Durch
messer betrug 76 nm.
Die Größe tan δmax wurde zu 0,3 ermittelt und der ungelöste
Anteil des dispergierten Polymerisats betrug 65 Gew.-%.
Es sei an dieser Stelle festgehalten, daß anstelle der Druckagglomeration
auch z. B. eine chemische Agglomerisation wie
folgt aufgewendet werden kann: 9 kg der zu agglomerierenden
wäßrigen Ausgangsdispersion werden auf 50°C erwärmt. Dann
werden 0,002 kg eines modifizierten Polyethylenglykols
(Carbowax® 20 M) und 0,05 kg eines Polykondensats aus
Naphthalinsulfonsäure und Formaldehyd (zahlenmittleres Mole
kulargewicht = 5000) zugesetzt (entsprechende Mengen einer
10 gew.-%igen wäßrigen Carbowax-Lösung und einer
45 gew.-%igen wäßrigen Polykondensatlösung werden zu einer
insgesamt 25 gew.-%igen wäßrigen Lösung gemischt, die dann
zugesetzt wird). Die resultierende Mischung wird 30 min bei
50°C gerührt und anschließend auf 25°C abgekühlt. Während des
Abkühlens wird 0,26 kg Kaliumoleat als 12,5 gew.-%ige wäßrige
Lösung zugesetzt.
Die Herstellung der wäßrigen Vergleichsdispersion B erfolgte
in Anlehnung an a) unter Einstellung eines vergleichbaren
Vernetzungsgrades. Der wesentliche Verfahrensunterschied lag
darin begründet, daß anstelle von Methylmethacrylat eine
äquimolare Menge Styrol eingesetzt wurde. In entsprechender
Weise konnte die Mitverwendung des Naphthalin-Formaldehyd-Schutzkolloids
entfallen. Statt dessen enthielt die Vorlage
3,8 kg Kaliumoleat und die bei einem Polymerisationsumsatz
von 35 Gew.-% zugesetzte Menge Kaliumoleat betrug 0,75 kg.
In jeweils 1240 g der eine Polymerisatvolumenkonzentration
von 60 Vol-% aufweisenden wäßrigen Polymerisatdispersion wur
den nacheinander eingerührt:
64 g Kaliumoleat als 12,5 gew.-%ige wäßrige Lösung,
16 g Kaliumdresinat als 25 gew.-%ige wäßrige Lösung,
0 g oder 320 g Al(OH)₃ (Martinal ON 313 = ATH),
28 g Schwefel als 50 gew.-%ige wäßrige Suspension,
16 g Zinkethylphenyldithiocarbamat als 50 gew.-%ige wäß rige Suspension und
12 g Diphenylguanidin als 50 gew.-%ige wäßrige Suspension,
16 g Wingstay L als 50 gew.-%ige wäßrige Suspension und
48 g feinteiliges ZnO als 50 gew.-%ige wäßrige Suspension.
16 g Kaliumdresinat als 25 gew.-%ige wäßrige Lösung,
0 g oder 320 g Al(OH)₃ (Martinal ON 313 = ATH),
28 g Schwefel als 50 gew.-%ige wäßrige Suspension,
16 g Zinkethylphenyldithiocarbamat als 50 gew.-%ige wäß rige Suspension und
12 g Diphenylguanidin als 50 gew.-%ige wäßrige Suspension,
16 g Wingstay L als 50 gew.-%ige wäßrige Suspension und
48 g feinteiliges ZnO als 50 gew.-%ige wäßrige Suspension.
Das resultierende Gemisch wurde mittels eines Schlagschäumers auf
das 8 bis 10-fache seines Volumens aufgeschäumt. In den resultie
renden Schaum wurden 112 g Na₂SiF₆ (als 25 gew.-%ige wäßrige Sus
pension) innerhalb von 2 min eingearbeitet.
Anschließend wurde die aufgeschlagene Masse in eine Metallform
gefüllt (450 mm × 350 mm × 50 mm) und der überschüssige Schaum
glatt abgestrichen. Nach erfolgter Gelierung durch sich selbst
überlassen (10 min) bei Raumtemperatur wurde in einem mittels
100°C heißem Wasserdampf beheizten Vulkanisationsofen vulkanisiert
(30 min). Danach wurde der resultierende Schaumgummi der Form
entnommen, gewaschen und getrocknet und gemäß der DIN EN 597
(Entwurf vom Februar 1992, Teil 1 und Teil 2) konditioniert.
Anschließend wurden gemäß der DIN EN 597 Teil 1 und Teil 2 die
Entzündbarkeit des jeweils erhaltenen Schaumgummis untersucht so
wie seine physikalisch-mechanischen Eigenschaften bestimmt (23°C,
1 atm). Die erhaltenen Ergebnisse zeigte die nachfolgende Ta
belle.
Claims (47)
1. Wäßrige Polymerisatdispersion, deren in disperser Verteilung
befindliches Polymerisat in radikalisch polymerisierter Form
aus
- a) wenigstens 50 Gew.-% wenigstens eines Monomeren aus der Gruppe umfassend Butadien und Isopren (Monomere a),
- b) wenigstens 10 Gew.-% wenigstens eines Monomeren aus der Gruppe umfassend Ester aus Acrylsäure oder Methacrylsäure und einem 1 bis 8 C-Atome aufweisenden Alkanol (Monomere b) und
- c) 0 bis 10 Gew.-% sonstigen radikalisch copolymerisier baren, wenigstens eine ethylenisch ungesättigte Gruppe aufweisenden, Monomeren (Monomere c)
mit der Maßgabe aufgebaut ist, daß die Gesamtmenge der in
radikalisch polymerisierter Form einpolymerisiert enthaltenen
Monomeren a) und b) wenigstens 90 Gew.-% beträgt, wobei die
Angaben in Gew.-% auf die Gesamtmenge der in das Polymerisat
einpolymerisierten Monomeren a)+b)+c) bezogen sind.
2. Wäßrige Polymerisatdispersion nach Anspruch 1, wobei die
Monomeren a) ausschließlich von Butadien gebildet werden.
3. Wäßrige Polymerisatdispersion nach Anspruch 1 oder 2, wobei
die Monomeren b) aus der Gruppe umfassend n-Butylacrylat,
2-Ethylhexylacrylat, Methylacrylat, Ethylacrylat, Methylmeth
acrylat und iso-Butylmethacrylat ausgewählt sind.
4. Wäßrige Polymerisatdispersion nach Anspruch 1 bis 3, wobei
die Monomeren b) ausschließlich von Methylmethacrylat gebil
det werden.
5. Wäßrige Polymerisatdispersion nach Anspruch 1 bis 4, wobei
die Monomeren c) aus der Gruppe umfassend Acrylsäure, Meth
acrylsäure, Acrylnitril, Methacrylnitril, Acrylamid, Meth
acrylamid und Styrol ausgewählt sind.
6. Wäßrige Polymerisatdispersion nach Anspruch 1 bis 5, wobei
die Menge der einpolymerisierten Monomeren c) 0 bis 5 Gew.-%
beträgt.
7. Wäßrige Polymerisatdispersion nach Anspruch 1 bis 6, deren in
disperser Verteilung befindliches Polymerisat kein Monome
res c) einpolymerisiert enthält.
8. Wäßrige Polymerisatdispersion nach Anspruch 1 bis 7, deren in
disperser Verteilung befindliches Polymerisat in radikalisch
polymerisierter Form aus
50 bis 90 Gew.-% Butadien und
10 bis 50 Gew.-% Methylmethacrylat
aufgebaut ist, wobei die Angaben in Gew.-% auf die Gesamt menge der das Polymerisat in radikalisch polymerisierter Form konstituierenden Monomeren bezogen sind.
50 bis 90 Gew.-% Butadien und
10 bis 50 Gew.-% Methylmethacrylat
aufgebaut ist, wobei die Angaben in Gew.-% auf die Gesamt menge der das Polymerisat in radikalisch polymerisierter Form konstituierenden Monomeren bezogen sind.
9. Wäßrige Polymerisatdispersion nach Anspruch 1 bis 8, deren in
disperser Verteilung befindliches Polymerisat in radikalisch
polymerisierter Form aus
60 bis 80 Gew.-% Butadien und
20 bis 40 Gew.-% Methylmethacrylat
aufgebaut ist, wobei die Angaben in Gew.-% auf die Gesamt menge der das Polymerisat in radikalisch polymerisierter Form konstituierenden Monomeren bezogen sind.
60 bis 80 Gew.-% Butadien und
20 bis 40 Gew.-% Methylmethacrylat
aufgebaut ist, wobei die Angaben in Gew.-% auf die Gesamt menge der das Polymerisat in radikalisch polymerisierter Form konstituierenden Monomeren bezogen sind.
10. Wäßrige Polymerisatdispersion nach Anspruch 1 bis 9, die als
Dispergiermittel ein Gemisch aus Schutzkolloiden und Emulga
toren enthält.
11. Wäßrige Polymerisatdispersion nach Anspruch 1 bis 10, die als
Dispergiermittel ein Alkalisalz einer C₈- bis C₁₈-Fettsäure
oder ein Ammoniumsalz einer C₈- bis C₁₈-Fettsäure oder ein
Gemisch dieser Salze enthält.
12. Wäßrige Polymerisatdispersion nach Anspruch 1 bis 11, deren
Gesamtmenge an Dispergiermittel zu wenigstens 50 Gew.-% aus
einem Alkalisalz einer C₈- bis C₁₈-Fettsäure oder aus einem
Ammoniumsalz einer C₈- bis C₁₈-Fettsäure oder aus einem
Gemisch dieser Salze besteht.
13. Wäßrige Polymerisatdispersion nach Anspruch 1 bis 12, die aus
den Ausgangsmonomeren durch radikalische wäßrige Emulsions
polymerisation bei einer Polymerisationstemperatur von -10°C
bis < 70°C erhältlich ist.
14. Wäßrige Polymerisatdispersion nach Anspruch 1 bis 13, die aus
den Ausgangsmonomeren durch radikalische wäßrige Emulsionspo
lymerisation bei einer Polymerisationstemperatur von -10°C
bis < 30°C erhältlich ist.
15. Wäßrige Polymerisatdispersion nach Anspruch 13 oder 14, wobei
die radikalische wäßrige Emulsionspolymerisation durch ein
Redoxinitiatorsystem ausgelöst wird, das eine Metall
verbindung umfaßt, deren metallische Komponente in mehreren
Wertigkeitsstufen auftreten kann.
16. Wäßrige Polymerisatdispersion nach Anspruch 1 bis 15, die aus
den Ausgangsmonomeren durch radikalische wäßrige Emulsionspo
lymerisation im Beisein von Molekulargewichtsreglern erhält
lich ist.
17. Wäßrige Polymerisatdispersion nach Anspruch 1 bis 16, deren
gewichtsmittlerer Polymerisatteilchendurchmesser 50 bis 80 nm
beträgt.
18. Wäßrige Polymerisatdispersion nach Anspruch 17, deren Poly
merisatvolumenanteil 15 bis 45 Vol.-% beträgt.
19. Wäßrige Polymerisatdispersion nach Anspruch 1 bis 16, deren
gewichtsmittlerer Polymerisatteilchendurchmesser 300 nm be
trägt.
20. Wäßrige Polymerisatdispersion nach Anspruch 19, deren Häufig
keitsverteilung der Polymerisatteilchendurchmesser bimodal
ist.
21. Wäßrige Polymerisatdispersion nach Anspruch 19 oder 20, deren
Polymerisatvolumenanteil 15 bis 45 Vol.-% oder 50 bis
70 Vol.-% beträgt.
22. Wäßrige Polymerisatdispersion nach Anspruch 1 bis 18, die aus
den Ausgangsmonomeren durch radikalische wäßrige Emulsions
polymerisation mit der Maßgabe erhältlich ist, daß man die
Gesamtmenge des Polymerisationsansatzes, ausnehmlich des
Polymerisationsinitiators sowie gegebenenfalls einer Teil
menge an Dispergiermittel, ins Polymerisationsgefäß vorlegt,
die Vorlage auf die Polymerisationstemperatur erhitzt, wenig
stens eine Teilmenge des radikalischen Initiatorsystems der
erhitzten Vorlage zusetzt und anschließend, gegebenenfalls
unter Zusatz der Restmengen an Dispergiermittel und Polyme
risationsinitiator, bis zu einem auf die Gesamtmenge der zu
polymerisierenden Monomeren bezogenen Umsatz von < 60, vor
zugsweise < 80 Gew.-% polymerisiert.
23. Wäßrige Polymerisatdispersion nach Anspruch 1 bis 22, deren
dispergierte Polymerisatteilchen chemisch einheitlich sind.
24. Verfahren zur Herstellung einer wäßrigen Polymerisat
dispersion, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Monomeren
gemisch bestehend aus
- a) wenigstens 50 Gew.-% wenigstens eines Monomeren aus der Gruppe umfassend Butadien und Isopren (Monomere a),
- b) wenigstens 10 Gew.-% wenigstens eines Monomeren aus der Gruppe umfassend Ester aus Acrylsäure oder Methacrylsäure und einem 1 bis 8 C-Atome aufweisenden Alkanol (Monomere b) und
- c) 0 bis 10 Gew.-% sonstigen radikalisch copolymerisier baren, wenigstens eine ethylenisch ungesättigte Gruppe aufweisenden, Monomeren (Monomere c)
nach der Methode der radikalisch wäßrigen Emulsionspoly
merisation mit der Maßgabe polymerisiert, daß die Gesamtmenge
aus den Monomeren a) und den Monomeren b) wenigstens
90 Gew.-% des Monomerengemisches beträgt und die Polymerisa
tionstemperatur -10°C bis < 70°C beträgt.
25. Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die
Polymerisationstemperatur -10°C bis 30°C beträgt.
26. Verfahren nach Anspruch 23 oder 25, dadurch gekennzeichnet,
daß die radikalisch wäßrige Emulsionspolymerisation durch ein
Redoxinitiatorsystem ausgelöst wird, das eine Metall
verbindung umfaßt, deren metallische Komponente in mehreren
Wertigkeitsstufen auftreten kann.
27. Verfahren nach Anspruch 24 bis 26, dadurch gekennzeichnet,
daß die radikalische wäßrige Emulsionspolymerisation im
Beisein von Molekulargewichtsreglern durchgeführt wird.
28. Verfahren nach Anspruch 24 bis 27, dadurch gekennzeichnet,
daß die Gesamtmenge der zu polymerisierenden Monomeren vorab
des Beginns der radikalischen wäßrigen Emulsionspolymerisa
tion mit Wasser und Dispergiermittel ins Polymerisationsgefäß
vorgelegt wird.
29. Verfahren nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß die
radikalische wäßrige Emulsionspolymerisation bis zu einem auf
die Gesamtmenge der zu polymerisierenden Monomeren bezogenen
Polymerisationsumsatz von < 90 Gew.-% geführt wird.
30. Verfahren nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß die
radikalische wäßrige Emulsionspolymerisation bis zu einem auf
die Gesamtmenge der zu polymerisierenden Monomeren bezogenen
Polymerisationsumsatz von < 98 Gew.-% geführt wird.
31. Verfahren nach Anspruch 28 bis 30, dadurch gekennzeichnet,
daß die Polymerisationstemperatur bis zum Erreichen eines auf
die Gesamtmenge der zu polymerisierenden Monomeren bezogenen
Polymerisationsumsatzes von 40 bis 50 Gew.-% 5 bis 10°C, da
ran anschließend bis zum Erreichen eines entsprechend bezoge
nen Polymerisationsumsatzes von 60 Gew.-% < 10 bis 15°C und
danach bis zu einem entsprechend bezogenen Polymerisationsum
satz von wenigstens < 80 Gew.-% < 15 bis 20°C beträgt.
32. Verwendung einer wäßrigen Polymerisatdispersion gemäß An
spruch 1 bis 23 zur Herstellung von mit Schwefel vulkanisier
tem Latex-Schaumgummi.
33. Verfahren zur Herstellung von mit Schwefel vulkanisiertem La
tex-Schaumgummi nach dem Dunlop- oder Talalay-Prozess, da
durch gekennzeichnet, daß als Latex eine wäßrige Polymerisat
dispersion gemäß Anspruch 1 bis 23 verwendet wird.
34. Latex-Schaumgummi, dadurch erhältlich, daß man auf eine wäß
rige Polymerisatdispersion gemäß Anspruch 1 bis 23 den Dun
lop- oder Talalay-Prozess anwendet.
35. Latex-Schaumgummi, dessen Polymerisat in radikalisch poly
merisierter Form aus
- a) wenigstens 50 Gew.-% wenigstens eines Monomeren aus der Gruppe umfassend Butadien und Isopren (Monomere a),
- b) wenigstens 10 Gew.-% wenigstens eines Monomeren aus der Gruppe umfassend Ester aus Acrylsäure oder Methacrylsäure und einem 1 bis 8 C-Atome aufweisenden Alkanol (Monomere b) und
- c) 0 bis 10 Gew.-% sonstigen radikalisch copolymerisier baren, wenigstens eine ethylenisch ungesättigte Gruppe aufweisenden, Monomeren (Monomere c)
mit der Maßgabe aufgebaut ist, daß die Gesamtmenge der in
radikalisch polymerisierter Form einpolymerisiert enthaltenen
Monomeren a) und b) wenigstens 90 Gew.-% beträgt, wobei die
Angaben in Gew.-% auf die Gesamtmenge der in das Polymerisat
einpolymerisierten Monomeren a)+b)+c) bezogen sind.
36. Latex-Schaumgummi nach Anspruch 35, der bezogen auf das
Gewicht des Polymerisats, 35 bis 55 Gew.-% wenigstens eines
Hydrats eines anorganischen Salzes enthält.
37. Latex-Schaumgummi nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet,
daß das wenigstens eine Hydrat eines anorganischen Salzes
Al₂O₃·3H₂O und/oder Al(OH)₃ umfaßt.
38. Latex-Schaumgummi nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet,
daß das wenigstens eine Hydrat eines anorganischen Salzes aus
Al₂O₃·3H₂O und/oder Al(OH)₃ besteht.
39. Latex-Schaumgummi nach Anspruch 35 bis 38, dadurch gekenn
zeichnet, daß er bei 1 atm und 23°C die nachfolgenden phy
sikalischen Kenndaten aufweist:
- - Massendichte nach ISO 845 : 80 bis 200 kg/m³,
- - Reißdehnung nach ISO 1798: 180%,
- - Reißkraft nach ISO 1798: 70 kPa und
- - Eindruckhärte nach ISO 2439, A: 350 N.
40. Verwendung von Latex-Schaumgummi gemäß Anspruch 35 bis 39 zur
Herstellung von Matratzen, Kissen und Polstermaterial.
41. Matratzen, Kissen und Polstermaterial enthaltend einen Latex-Schaumgummi
gemäß Anspruch 35 bis 39.
42. Wäßriger Latex-Schaum, dessen Latex eine wäßrige Polymerisat
dispersion gemäß Anspruch 1 bis 23 ist.
43. Wäßriger Latex-Schaum nach Anspruch 42, der, bezogen auf die
Menge des enthaltenen Polymerisats, 35 bis 55 Gew.-% eines
Hydrats eines anorganischen Salzes enthält.
44. Verfahren der Vergrößerung der dispergierten Polymerisat
teilchen einer wäßrigen Polymerisatdispersion gemäß Anspruch
1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Polymerisatteil
chenvergrößerung durch Druckagglomeration durchgeführt wird.
Priority Applications (7)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1995148313 DE19548313A1 (de) | 1995-12-22 | 1995-12-22 | Wäßrige Polymerisatdispersionen |
US08/651,633 US5733944A (en) | 1995-05-26 | 1996-05-22 | Aqueous polymer dispersions |
CA002177349A CA2177349A1 (en) | 1995-05-26 | 1996-05-24 | Aqueous polymer dispersions |
MYPI96001968A MY114429A (en) | 1995-05-26 | 1996-05-24 | Aqueous polymer dispersions |
TW085106225A TW494108B (en) | 1995-05-26 | 1996-05-25 | Aqueous polymer dispersions |
CN96110054A CN1137535A (zh) | 1995-05-26 | 1996-05-25 | 聚合物的水分散体 |
JP8132138A JPH08319396A (ja) | 1995-05-26 | 1996-05-27 | 水性重合体分散液、該水性重合体分散液の製造法、ラテックス−フォームラバー並びに該ラテックス−フォームラバーからなる生成物 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1995148313 DE19548313A1 (de) | 1995-12-22 | 1995-12-22 | Wäßrige Polymerisatdispersionen |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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DE19548313A1 true DE19548313A1 (de) | 1997-06-26 |
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DE1995148313 Withdrawn DE19548313A1 (de) | 1995-05-26 | 1995-12-22 | Wäßrige Polymerisatdispersionen |
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Country | Link |
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DE (1) | DE19548313A1 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19962568A1 (de) * | 1999-12-23 | 2001-07-12 | Wacker Polymer Systems Gmbh | Polyvinylalkohol-stabilisierte 1,3-Dien-(Meth)acrylsäureester-Mischpolymerisate |
-
1995
- 1995-12-22 DE DE1995148313 patent/DE19548313A1/de not_active Withdrawn
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19962568A1 (de) * | 1999-12-23 | 2001-07-12 | Wacker Polymer Systems Gmbh | Polyvinylalkohol-stabilisierte 1,3-Dien-(Meth)acrylsäureester-Mischpolymerisate |
DE19962568C2 (de) * | 1999-12-23 | 2002-06-20 | Wacker Polymer Systems Gmbh | Verfahren zur Herstellung von Polyvinylalkohol-stabilisierten 1,3-Dien-(Meth)acrylsäureester-Mischpolymerisaten |
US6429251B2 (en) | 1999-12-23 | 2002-08-06 | Wacker Polymer Systems Gmbh & Co. Kg | Polyvinyl alcohol-stabilized 1,3-diene/ (meth)acrylate copolymers |
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