DE2021596A1 - Verfahren zur Herstellung eines festen Schaumstoffs - Google Patents

Description

PATENTANWALT DR. HANS-GUNTHER EGGERT, DIPLQMCHEMIKER

5 KÖLN-LINDENTHAL FETBR-riNTGEN-STRASSB S ' 2021596

Köln, den 28,4.1970 * Bg/Ax

Re vertex Ltd,, 51-55 Strand, London, W ,C, 2 (England)

Verfahren zur Herstellung eines festen Schaumstoffs

Die Erfindung betrifft die Herstellung von Schaumstoffen aus sohäumbaren Latices von synthetischen Polymeren, wobei Schaumstoffe gebildet werden, die keine wesentliche Vergröberung ihrer Zellenstruktur aufweisen, wenn sie längere Zeit stehen gelassen werden«.

Bei der Herstellung von trockenen Schaumstoffen aus Polymerlatices muß zunächst eine Zellenstruktur durch Einführung eines Gases in den flüssigen latex gebildet und anschliessend die erforderliche feine Schaumstruktur während des Trocknens und etwaiger anschließender Arbeitsgänge aufrecht erhalten werden» Flüssige Schäume neigen von Natur aus zu Vergröberung und ,zum Zusammenfallen durch Platzen von Primärzellen. Mehrere Verfahren zur Verhinderung dieses Zusammenfaliens während der kritischen Phase des Trocknens wurden

bereits vorgeschlagen· ■

Bei einem der ältesten vorgeschlagenen Verfahren zur Herstellung von trockenen Schaumstoffen aus Latex wurden Schaumbildungshilfsstoffö, z.B* Seife oder Saponin, zusammen mit Verdickungsmitteln wie Gelatine dem Latex in Mengen zugesetzt, die genügten, um das Zusammenfallen der Zellenstruktur zu verzögern., aber die auf diese Weise gebildeten flüsai-*

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gen Schäume zeigten eine merkliche Vergrößerung, nachdem »ie 60 Minuten bei Raumtemperatur stehen gelassen wurden, und konnten (insbesondere in Gegenwart üblicher Härteoder Vulkanisationsmittel) durch erneutes Schäumen nicht mehr auf die ursprüngliche feine Zellenstruktur gebracht werden·

Bei einem anderen vorgeschlagenen Verfahren wurde der geschäumte latex durch Zusatz von Koagulierungsmitteln mit verzögerter Wirkung wie Natriumsilicofluorid geliert, aber dieses Verfahren war weitgehend von der Art des bei der Herstellung des Polymerlatex verwendeten Emulgators abhängig und erforderte eine sehr sorgfältige Regelung des Pjj-Wertes, der Zeit und der Temperatur während der Gelbildungsstufe.

Bei-einem weiteren bekannt®η Yar£ahr@n war die Verwendung eines reaktionsfähigen Polymeren mit einem sugesetzten, ebenfalls reaktionsfähigen Material erforderlich, um die ßelliilduag i©s Schaums. ¥or dem !Trocknen zu bewirken, aber äsr LatesE war naeh üqw. Zusatz des coreaktiven Materials nicht lagerbestlaöig und wurde nach 3 oder A Tagen unbrauchbar.

Es wurde nun gefunden, daß die Stabilisierung von latexschaurastoffen stark verbessert und die Schaumstoffe ohne nennenswerte Änderung der Struktur und ohne Verwendung^ __... von Verdickungasdttein . getrocknet werden können, wenn dem Latex Gemische gewisser gesättigter oder ungesättigter Pettalkohole und !Fattsäureamide zugesetzt werden»

Gemäß einem Aspekt betrifft die Erfindung demgemäß die Herstellung von festen Schaumstoffen nach einem Verfahren, das daduroh gekennzeichnet ISt₁₅ daß man a) eine wässrige Dispersion herstellt, flie ein filmbildendee Polymeres, - wenigstens 1₉0 Gew_e-$ ülnsgi BicMoaog©ö®a ©Iserflachenak- tiven Mittels und 0,5 "bis 7» 5 Gew«-$ ©ines ©ami β ob rs iron

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gesättigten oder ungesättigten Fettalkoholen mit 8 bis · 20 C-Atomen und/oder ein Gemisch von FettBäureamideη der Formel ROONR¹R² enthält, worin R¹ und R² jeweils für ein Wasserstoffatom oder einen Alkylrest oder Hydroxyalkylrest mit 1 bis 6 C-Atomen stehen und R ein gesättigter oder ungesättigter linearer aliphatischer Rest mit 8 bis 20 C-Atomen ist, b) die Dispersion ausechäumt, o) den erhaltenen Schaumstoff zu einer Schicht von nicht mehr als 15 mm Dicke ausbreitet und d) den Schaumstoff trooknet.

Gewisse niedere Mitglieder der vorstehend definierten Fettalkohole und Fettsäureamide sind bei Raumtemperatur flüssig und können als solche als Schaumunterdrüokungs- -'mittel anstatt als SchaumstÄbilisatoren wirksam sein. Gewisse höhere Mitglieder, insbesondere diejenigen mit einem AlKylrest zum Unterschied von Alkenylreaten sind bei Raumtemperatur Peststoffe und lassen sich als solche nicht bequem als Latexzusätze verwenden. Wenn sie zu diesem Zweck verwendet werden, sind sie als Schaumstabilisatoren nicht wirksam. Es ist daher wichtig, daß niedrig- schmelzende Gemische der normalerweise festen Mitglieder oder Gemische von unter Normalbedingungen flüssigen Mitgliedern zusammen mit unter Kormalbedingungen festen Mitgliedern verwendet werden, wobei die Gemische als solche bei den als Arbeitstemperaturen angewandten ümgebungstemperaturen (gewöhnlich 15 bis 30⁰C) flüssig sind, da diese Geniische sich als ausgezeichnete Schaumstabilisatoren erwiesen, die Vorteile gegenüber den bisher bei der Herstellung von trockenen Schaumstoffen aus Polymerl&tiees verwendeten oberflächenaktiven Mitteln aufweisen« Das Senisch aus Fettalkoholen und/oder Fettsäureamiäeη ist daher vorzugsweise ein Gemisch von bei 18⁰C flüssigen Alkoholen oder Amiden mit bei 18⁰C festen Alkoholen oder Attiden, wobei das Gemisch selbst bei 18⁰C flüssig ist. Die dem Polymerlatex zuzusetzende Menge des Gemisches beträgt 0,5 bis 7,5 Gew.-56, vorzugsweiae 1,0 bis 3,0

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bezogen auf den Latex·

Ein nichtionogenes oberflächenaktives Mittel wird in Verbindung mit dem vorstehend beschriebenen Gemisch verwendet. Diese oberflächenaktiven Mittel, z.B. die Kondensationsprodukte von Fettalkoholen mit Alkylenoxyden, werden üblicherweise bei einem Emulsionspolymerisationsverfahren verwendet, durch das der Latex hergestellt werden kann, und können daher bereits in genügender Menge im Polymerlatex vorhanden sein, so daß es nicht notwendig ist, dem Latex ein nichtionogenes oberflächenaktives Mittel zuzusetzen.

Das Verfahren gemäß der Erfindung ist nicht von der Art des Polymeren im verwendeten Latex abhängig. Im allgemeinen enthält der Latex jedoch Polymere oder Copolymere von Monomeren wie beispielsweise Acrylsäureestern, Methacrylsäureestern, Styrol, Butadien, Isopren, Vinylacetat, Acrylnitril, Viny!halogeniden und Vinylidenhalogeniden. Das Polymere kann, muß aber nicht cppolymerisierte funktionell^ Gruppen wie Carbonsäure- oder Amidgruppen enthalten. Wenn das Polymere copolymerisierte funktionelle Gruppen enthält, kann die Vernetzung, Härtung oder Vulkanisation des Polymeren mit einem coreaktiven Material, z.B. Melamin-Formaldehyd, vorgenommen werden. In jedem Fall kann das Polymere gagebenenfalls durch Einwirkung von Hitze gehärtet'werden. Dem Latex können nach üblicher Praxis Füllstoffe, Pigmente, Weichmacher, Antioxydantien, Härte- und Vulkanisationsmittel usw. zugemischt werden.

Die nach dem Verfahren gemäß der Erfindung hergestellten Schaumstoffe können auf Träger aufgebracht werden oder trägerlos sein. Trägerlose Schaumstoffe werden normalerweise auf eine Unterlage gegossen oder darauf ausgebreitet. Von dieser Unterlage kann der Schaumstoff leicht

entfernt werden, nachdem er getrocknet und wahlweise 0098A7/178A

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ausgebeizt worden ist, jedoch wird der Schaumstoff vorzugsweise auf einem Träger gebildet, indem der geschäumte Latex auf einen,Schichtträger, z.B. ein Gewebe oder einen textlien Vliesstoff gegossen oder darauf aufgetragen wir.d. Nach'dem Beschichten wird der Schaumstoff getrocknet und wahlweise bei einer Temperatur und während einer Zeit, die dem jeweiligen Polymeren entsprechen, aus dem der Latex gebildet worden ist, gehärtet. Die gebildeten Schaumstoffe haben ein feines, glattes Aussehen, guten Griff und gute Abriebfestigkeit.

Beispiel 1

Zu einem Latex mit 55 Gew.-$ Feststoffgehalt» wobei der Feststoff aus 87,5 Gew_e-$ Äthylacrylat, 10 Gew.-# Acrylnitril und 2,5 Gew.-fo Methylolacrylamid bestand, wurden pro 100 Gew.-Teile Polymerfeststoffe 1,5 Gew.-Teile polyäthoxylierter Cetylalkohol mit etwa 60 molaren Einheiten Äthylenoxyd und 4»5 Gew.-Teile eines flüssigen Gemisches von Fettalkoholen mit Kettenlängen von 8 bis 18 C-Atomen gegeben. Das Gesamtgemisch hatte die folgende gewichtsmäßige Zusammensetzung: O₈ = 5 - 8$, C₁₀ « 5 - 7$, C₁₂ a 46 - 52$, C₁₄ = 14 bis 20$, C₁₆ =8 - 10$, C₁₈ = 8 - 11'$,' jeweils bezogen auf das Gesamtgemisch. Zu diesem Gemisch wurden 10 Gew.-Teile Titandioxyd (Rutil) als Pigment und 40 Gew.-Teile feines Talkum gegeben. Das Gemisch wurde mit einem hochtourigen Rührer bearbeitet.

Das Gemisch wurde dann mit einem Planetenrührwerk auf das 5-fache seines ursprünglichen Volumens geschäumt. Ein Teil des Schaums wurde auf ein Reyongewebe bis zu einer Dicke von 5 mm aufgetragen und 10 Minuten in einem Wärmeschrank bei 15O⁰C gehalten. Der erhaltene trockene Schaumstoff war weiß, weich und flexibel und hatte eine feine, gleichmäßige Zellenstruktur.

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Ein weiterer Teil des gleichen nassen Schaums wurde 30 Stunden stehen gelassen, worauf er keine messbare VoIurnenabnahme zeigte.

Beispiel 2

Aus einem Latex mit 56 Gew_e-$ Polymerfeststoffen, wobei das Polymere durch Emulsionspolymerisation eines Monomerengemisches aus 50 Gew.-$ Butadien, 27»5 Gew.-^ Styrol, 20 Gew.-$ Acrylnitril und 2,5 Gew,-$ Itaconsäure hergestellt worden war, wurde mit den gleichen Bestandteilen in den gleichen Mengen wie in Beispiel 1 ein Gemisch hergestellt. Das Gemisch wurde zu einem nassen Schaum von ausgezeichneter Stabilität und mit gleichmäßiger feiner Struktur geschäumt und bildete nach dem Auftrag und Erhitzen einen trockenen Schaumstoff mit gutem Aussehen und guten Eigenschaften«

Aus einem ammonisiarten zentrifugieren Natürkautschuklatex mit 60 Gqw.-?S Peststoffgehalt wurde mit den gleichen Bestandteilen in den gleichen Mengen wie in Beispiel 1 ein Gemisch hergestellt, dem 1,5 Gew.-Teile Schwefel, 2 Gew.-Teile Zinkoxyd, 1 Gew.-Ieil Zinkdibutyldithiocarbamat und 0,5 Gew.-Teile Mercaptobenzthiazyldisulfid (sämtlich auf 100 Gew.-Teile trockenen Kautschuk bezogen) zugesetzt'wurden.

Das Gemisch wurde auf die in den Beispielen 1 und 2 beschriebene Weise geschäumt, wobei ein sehr stabiler nasser Schaum gebildet wurde, der nach dem Auftrag und Erhitzen einen trockenen Schaumstoff mit ausgezeichneter Struktur und ausgezeichneten Eigenschaften ergafe«

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Beispiel 4 (Vergleiohsbeieplel)

Zu dem in Beispiel 1 beschriebenen Polymerlatex wurden pro 100 Gew.-Teile Polymerfeststoffe 1,5 Gew.-Teile polyäthoxylierter Cetylalkohol mit etwa 60 molaren Einheiten Äthylenoxyd und 4,5 Gew.-Teile eines Gemisches von Fettalkoholen mit Kettenlängen von 10 bis 18 C-Atomen gegeben. Das Gesamtgemisch hatte die folgende Zusammensetzung (in Gewichtsprozent): C₁₀ = 6 bis 10^, C₁₂ « 47 bis 53$, C₁₄ = 16 bis 2056, C₁₆Ve bis 12#, C₁₈ » 8 bis 12?6. . Zu diesem Gemisch wurden 10 Gew.-Teile Titandioxyd und 40 Gew.-Teile Schlämmkreide gegeben. Das Gemisch wurde mit einem hochtourigen Rührer bearbeitet.

Das Gemisch wurde auf die in Beispiel 1 beschriebene Weise geschäumt und aufgetragen, jedoch fiel der Schaum beim Erhitzen auf 150⁰C zusammen und bildete eine dünne Schicht aus einem harten Polymeren von grober Struktur.

Das für der. vorstehend beschriebenen Versuch verwendete Gemisch von Fettalkoholen war bei Raumtemperatur (18⁰C) fest und wurde in das Latexgemisch eingearbeitet, indem auf 25⁰C erwärmt und das geschmolzene Gemisch schnell in den Latex eingerührt wurde. Dieses Beispiel veranschaulicht, daß es notwendig ist, ein unter Normalbedingungen flüssiges. Gemisch von Fettalkoholen zu verwenden.

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Claims (1)

1. . - P a t β η t. an β ρ r ü ο he

   1) Verfahren zur Herstellung eines festen Schaumstoffs, dadurch gekennzeichnet, daß man (a) eine wässrige Dispersion herstellt, die ein filmbildendes Polymeres, ,.•v?enig8;:ten3. 1,0, Gew.-# eines nichtionogenen oberflächenaktiven Mittels und 0,5 bis 7,5 Gew.-# eines Gemisches von gesättigten oder ungesättigten Fettalkoholen mit 8 bis 20 C-Atomen und/oder ein Gemisch von Fettsäure-

   12 12

   amiden der Formel RCONR R enthält, worin R und R jeweils für ein Wasserstoffetom oder einen Alkylrest oder Hydroxyalkylrest mit 1 bis 6 C-Atomen stehen und R ein gesättigter oder ungesättigter linearer aliphatischer* Rest mit 8 bis 20 C-Atomen ist,'(to) die Dispersion ausschäumt, (c) den erhaltenen Schaumstoff zu einer Schicht von nicht mehr als 15 mm Dicke aufträgt oder ausbreitet und (d) den Schaum trocknet_f

   Z) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Gemische von Fettalkoholen und/oder Fettsäure^ amiden verwendet werden, die Geraische solcher bei 18^GC flüssiger Alkohole oder Amide mit bei 18⁵C festen Alkoholen oder Amiden dieser Art darstellen, wobei die Gemische selbst bei 18⁰C flüssig sind·

   3) Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch von Fettalkoholen und/oder Fettsäureamiden in einer Menge von 1,0 bis 3,0 Gew«-?6 verwendet wird.

   4) Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet» dass Latices von Polymeren oder Copolymeren von monomeren Acrylsäureestern, Methacrylsäureestern, Styrol, Butadien, Isopren, Vinylacetat, Acrylnitril, Vinylhalogeniden und Vinylidenhalogeniden verwendet werden.

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   5) Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Latices verwendet werden, deren Polymere einpolymeriaierte funktioneHe Gruppen enthalten.

   6) Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Polymere mit einem Material, das mit den funktionellen Gruppen coreaktiv ist, gehärtet oder vernetzt ist.

   7) Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Polymere durch Wärme gehärtet oder vernetzt wird.

   8) Verfahren nach Anspruch 1 bis 7t dadurch gekennzeichnet, daß der Schaum auf eine Unterlage aufgetragen wird, Ton der er nach dem Trocknen entfernt wird, worauf er wahlweise getrocknet wird.

   9) Verfahren nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichneV daß der Schaum auf ein textiles Gewebe oder einen Vliesstoff aufgetragen wird.

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