DE4306808A1 - Vernetzbare Dispersionspulver als Bindemittel für Fasern - Google Patents
Vernetzbare Dispersionspulver als Bindemittel für FasernInfo
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Description
Die Erfindung betrifft die Verwendung von vernetzbaren, re
dispergierbaren Dispersionspulvern auf der Basis von Vinyl
ester-Copolymerisaten oder (Meth)acrylsäureester-Copolymeri
saten als Bindemittel zur Trockenbindung von Fasermateria
lien.
Zur Erhöhung der Widerstandsfähigkeit gegen mechanische Be
lastung werden Fasergebilde mit Bindemittel verfestigt. Die
se Bindemittel können in Form von Feststoffen, wie Pulver,
Granulat oder Fasern, oder als Flüssigkeiten, wie Lösungen
oder Dispersionen, zur Anwendung kommen. Die erhöhte Festig
keit resultiert aus der Bindung der Fasern durch die Polyme
ren, die an der Faser haften und so die Fasergebilde ver
stärken.
Aus der WO-A 90/14457 ist eine Verfahrensweise bekannt, bei
der Glasfasern nach einem Krempelschritt mit thermoplasti
schem Pulver, beispielsweise Polypropylen, Polyester oder
Polyamid, vermischt werden und das Fasergebilde anschließend
bei erhöhter Temperatur und unter Druck verfestigt wird. Die
AU-B 36659/89 beschreibt ebenfalls die Verfestigung von
Glasfasermaterialien mittels thermoplastischen Pulvern. Hier
wird der Einsatz von Polyestern oder Polystyrol empfohlen.
Nachteilig ist die geringe Festigkeit der so gebundenen Fa
sergebilde bei Kontakt mit Wasser oder Lösungsmitteln.
Sollen Faservliese mit erhöhter Festigkeit, vor allem im
Kontakt mit Wasser, Lösungsmitteln oder bei erhöhter Tempe
ratur, erhalten werden, setzt man Polymere ein, die in einem
bestimmten Verarbeitungsschritt vernetzen oder auspolymeri
sieren können. Die EP-B 0080144 (US-A 4451315) beschreibt
die Verfestigung von Faservliesen aus Polyester-, Polyamid-
oder Baumwollfasern mit Emulsionen von selbstvernetzenden
Acrylestercopolymeren, Ethylen-Vinylacetat-Copolymeren oder
selbstvernetzenden synthetischen Kautschuken. Man erhält da
mit zwar Vliesstoffe mit hoher Festigkeit; nachteilig bei
der Verwendung von wäßrigen Bindemitteln ist allerdings der
hohe Trocknungsaufwand; außerdem ist die Verteilung des
Bindemittels in der Fasermatrix problematisch.
Die Verfestigung von pulverförmigen, vernetzbaren Polymeri
saten auf der Basis von Phenol-Formaldehyd-Harzen ist in der
US-A 4612224 beschrieben. Nachteilig bei diesem Bindersystem
ist die hohe Formaldehydemission bei der Herstellung und
Verwendung der so verfestigten Fasermaterialien.
Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, Bindemittel für die
Verfestigung von Fasermaterialien zur Verfügung zu stellen,
die als Pulver einsetzbar sind, hohe Naßfestigkeit und guten
Wärmestand aufweisen, unter Vermeidung von Schadstoff
emissionen bei der Verarbeitung.
Gelöst wurde die Aufgabe durch die Entwicklung eines
Trockenbinders auf der Basis von thermoplastischen Copolyme
risaten, welche nur geringe Anteile an vernetzend wirkenden
N-Methylol(meth)acrylamid-Comonomeren aufweisen und trotzdem
eine hohe Festigkeit bei vernachlässigbarer Formaldehyd-
Emission bewirken.
Wärmehärtbare Copolymerisate auf der Basis von Acrylsäure
estern und/oder Vinylestern, welche noch (Meth)acrylsäure
ester von mono- oder polyfunktionellen Hydroxycarbonsäuren
und N-Alkoxyalkyl(meth)acrylamid als Vernetzerkomponenten
enthalten, sind in der DE-A 27 01 490 (US-A 4129545) als pul
verförmige Anstrichmittel beschrieben.
Gegenstand der Erfindung ist die Verwendung von vernetzba
ren, redispergierbaren Dispersionspulvern auf der Basis von
Vinylester-Copolymerisaten oder (Meth)acrylsäureester-
Copolymerisaten als Bindemittel zur Trockenbindung von
Fasermaterialien, wobei
die Vinylester-Copolymerisate eines oder mehrere Monomere aus der Gruppe der Vinylester von unverzweigten oder ver zweigten Alkylcarbonsäuren mit 1 bis 15 C-Atomen,
die (Meth)acrylsäureester-Copolymerisate eines oder mehrere Monomere aus der Gruppe der Methacrylsäureester und Acryl säureester von Alkoholen mit 1 bis 10 C-Atomen, und
die Vinylester- und (Meth)acrylsäureester-Copolymerisate jeweils 0.1 bis 10 Gew%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Copolymerisats, N-Methylolacrylamid oder N-Methylolmeth acrylamid, enthalten.
die Vinylester-Copolymerisate eines oder mehrere Monomere aus der Gruppe der Vinylester von unverzweigten oder ver zweigten Alkylcarbonsäuren mit 1 bis 15 C-Atomen,
die (Meth)acrylsäureester-Copolymerisate eines oder mehrere Monomere aus der Gruppe der Methacrylsäureester und Acryl säureester von Alkoholen mit 1 bis 10 C-Atomen, und
die Vinylester- und (Meth)acrylsäureester-Copolymerisate jeweils 0.1 bis 10 Gew%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Copolymerisats, N-Methylolacrylamid oder N-Methylolmeth acrylamid, enthalten.
Bevorzugte Vinylester sind Vinylacetat, Vinylpropionat, Vi
nylbutyrat, Vinyl-2-ethylhexanoat, Vinyllaurat, 1-Methyl
vinylacetat, Vinylpivalat und Vinylester von α-verzweigten
Monocarbonsäuren mit 9 bis 10 C-Atomen, beispielsweise
VeoVa9® oder VeoVa10®. Besonders bevorzugt ist Vinylacetat.
Bevorzugte Methacrylsäureester oder Acrylsäureester sind
Methylacrylat, Methylmethacrylat, Ethylacrylat, Ethylmeth
acrylat, Propylacrylat, Propylmethacrylat, n-Butylacrylat,
n-Butylmethacrylat, 2-Ethylhexylacrylat. Besonders bevorzugt
sind Methylacrylat, Methylmethacrylat, n-Butylacrylat und 2-
Ethylhexylacrylat.
Die Vinylester-Copolymerisate können gegebenenfalls 1.0 bis
65 Gew%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Comonomerphase,
α-Olefine wie Ethylen oder Propylen und/oder Vinylaromaten
wie Styrol und/oder Vinylhalogenide wie Vinylchlorid
und/oder Acrylsäureester bzw. Methacrylsäureester von Alko
holen mit 1 bis 10 C-Atomen, wie Methylacrylat, Methylmeth
acrylat, Ethylacrylat, Ethylmethacrylat, Propylacrylat, Pro
pylmethacrylat, n-Butylacrylat, n-Butylmethacrylat, 2-Ethyl
hexylacrylat und/oder ethylenisch ungesättigte Dicarbonsäu
reester bzw. deren Derivate wie Diisopropylfumarat, die
Dimethyl-, Dibutyl- und Diethylester der Maleinsäure bzw.
Fumarsäure, oder Maleinsäureanhydrid enthalten. Die Auswahl
aus den genannten Monomeren wird dabei so getroffen, daß
Copolymerisate mit einer Glasübergangstemperatur Tg von
-20°C bis +60°C erhalten werden.
Die (Meth)acrylsäureester-Copolymerisate können gegebenen
falls 1.0 bis 65 Gew%, bezogen auf das Gesamtgewicht der
Comonomerphase, α-Olefine wie Ethylen oder Propylen und/oder
Vinylaromaten wie Styrol und/oder Vinylhalogenide wie Vinyl
chlorid und/oder ethylenisch ungesättigte Dicarbonsäureester
bzw. deren Derivate wie Diisopropylfumarat, die Dimethyl-,
Dibutyl- und Diethylester der Maleinsäure bzw. Fumarsäure,
oder Maleinsäureanhydrid enthalten. Die Auswahl aus den ge
nannten Monomeren wird dabei so getroffen, daß Copolymerisa
te mit einer Glasübergangstemperatur Tg von -20°C bis +60°C
erhalten werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform enthalten die Vinyl
ester-Copolymerisate und die (Meth)acrylsäureester-Copolyme
risate noch 0.05 bis 3.0 Gew%, bezogen auf das Gesamtgewicht
des Comonomergemisches, Hilfsmonomere aus der Gruppe der
ethylenisch ungesättigten Carbonsäuren, vorzugsweise Acryl
säure oder Methacrylsäure, aus der Gruppe der ethylenisch
ungesättigten Carbonsäureamide, vorzugsweise Acrylamid, aus
der Gruppe der ethylenisch ungesättigten Sulfonsäuren bzw.
deren Salze, vorzugsweise Vinylsulfonsäure, und/oder aus der
Gruppe der mehrfach ethylenisch ungesättigten Comonomeren,
beispielsweise Divinyladipat, Diallylmaleat, Allylmethacry
lat oder Triallylcyanurat.
Bevorzugte Vinylester-Copolymerisate enthalten:
75 bis 95 Gew% Vinylester, insbesonders Vinylacetat, sowie 5
bis 25 Gew% α-Olefin, insbesonders Ethylen, und/oder 5 bis
30 Gew% Diisopropylfumarat und 0.1 bis 10.0 Gew% N-Methylol
acrylamid, oder
50 bis 70 Gew% Vinylester, insbesonders Vinylacetat, 10 bis 30 Gew% Vinylester einer α-verzweigten Carbonsäure, insbe sonders VeoVa9® und/oder VeoVa10®, 5 bis 25 Gew% Ethylen und 0.1 bis 10.0 Gew% N-Methylolacrylamid oder
15 bis 50 Gew% Vinylester, insbesonders Vinylacetat, 30 bis 65 Gew% Vinylchlorid und/oder Diisopropylfumarat, 5 bis 25 Gew% Ethylen und 0.1 bis 10 Gew% N-Methylolacrylamid oder 50 bis 70 Gew% Vinylester, insbesonders Vinylacetat, 1 bis 30 Gew% Acrylsäureester, insbesonders n-Butylacrylat oder 2-Ethylhexylacrylat, 5 bis 25 Gew% Ethylen und 0.1 bis 10.0 Gew% N-Methylolacrylamid. Die Angaben in Gew% addieren sich jeweils auf 100 Gew%.
50 bis 70 Gew% Vinylester, insbesonders Vinylacetat, 10 bis 30 Gew% Vinylester einer α-verzweigten Carbonsäure, insbe sonders VeoVa9® und/oder VeoVa10®, 5 bis 25 Gew% Ethylen und 0.1 bis 10.0 Gew% N-Methylolacrylamid oder
15 bis 50 Gew% Vinylester, insbesonders Vinylacetat, 30 bis 65 Gew% Vinylchlorid und/oder Diisopropylfumarat, 5 bis 25 Gew% Ethylen und 0.1 bis 10 Gew% N-Methylolacrylamid oder 50 bis 70 Gew% Vinylester, insbesonders Vinylacetat, 1 bis 30 Gew% Acrylsäureester, insbesonders n-Butylacrylat oder 2-Ethylhexylacrylat, 5 bis 25 Gew% Ethylen und 0.1 bis 10.0 Gew% N-Methylolacrylamid. Die Angaben in Gew% addieren sich jeweils auf 100 Gew%.
Bevorzugte (Meth)acrylsäureester-Copolymerisate enthalten:
30 bis 70 Gew% Methylmethacrylat, 70 bis 30 Gew% n-Butyl
acrylat und/oder 2-Ethylhexylacrylat und 0.1 bis 10 Gew%
N-Methylolacrylamid, oder
30 bis 70 Gew% Styrol und 70 bis 30 Gew% n-Butylacrylat und/oder 2-Ethylhexylacrylat und 0.1 bis 10 Gew% N-Methylol acrylamid. Die Angaben in Gew% addieren sich jeweils auf 100 Gew%.
30 bis 70 Gew% Styrol und 70 bis 30 Gew% n-Butylacrylat und/oder 2-Ethylhexylacrylat und 0.1 bis 10 Gew% N-Methylol acrylamid. Die Angaben in Gew% addieren sich jeweils auf 100 Gew%.
Die Herstellung der Vinylester-Copolymerisate bzw. der
(Meth)acrylsäureester-Copolymerisate erfolgt vorzugsweise
nach dem Emulsionspolymerisationsverfahren. Die Polymerisa
tion kann diskontinuierlich oder kontinuierlich, mit oder
ohne Verwendung von Saatlatices, unter Vorlage aller oder
einzelner Bestandteile des Reaktionsgemisches, oder unter
teilweiser Vorlage und Nachdosierung der oder einzelner Be
standteile des Reaktionsgemisches, oder nach dem Dosier
verfahren ohne Vorlage durchgeführt werden. Alle Dosierungen
erfolgen vorzugsweise im Maße des Verbrauchs der jeweiligen
Komponente.
Die Polymerisation wird in einem Temperaturbereich von 0 bis
100°C durchgeführt und mit den für die Emulsionspolymerisa
tion üblicherweise eingesetzten Methoden eingeleitet. Die
Initiierung erfolgt mittels der üblichen wasserlöslichen
Radikalbildner, die vorzugsweise in Mengen von 0.01 bis 3.0
Gew%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Monomeren, einge
setzt werden. Beispiele hierfür sind Ammonium- und Kalium
persulfat, -peroxodisulfat; Wasserstoffperoxid; Alkylhydro
peroxide, wie tert.-Butylhydroperoxid; Kalium-, Natrium- und
Ammoniumperoxodiphosphat; Azoverbindungen, wie Azobisisobu
tyronitril oder Azobiscyanovaleriansäure. Gegebenenfalls
können die genannten radikalischen Initiatoren auch in be
kannter Weise mit 0.01 bis 0.5 Gew%, bezogen auf das Gesamt
gewicht der Monomeren, Reduktionsmittel kombiniert werden.
Geeignet sind zum Beispiel Formaldehydsulfoxylat-Salze oder
Ascorbinsäure. Bei der Redoxinitiierung werden dabei vor
zugsweise eine oder beide Redox-Katalysatorkomponenten wäh
rend der Polymerisation dosiert.
Als Dispergiermittel können alle üblicherweise bei der Emul
sionspolymerisation verwendeten Emulgatoren und Schutzkollo
ide eingesetzt werden. Vorzugsweise werden 1 bis 6 Gew%,
bezogen auf das Gesamtgewicht der Monomeren, an Emulgator
eingesetzt. Geeignet sind beispielsweise anionische Tenside,
wie Alkylsulfate mit einer Kettenlänge von 8 bis 18 C-Ato
men, Alkyl- und Alkylarylethersulfate mit 8 bis 18 C-Atomen
im hydrophoben Rest und bis zu 40 Ethylen- oder Propylen
oxideinheiten, Alkyl- oder Alkylarylsulfonate mit 8 bis 18
C-Atomen, Ester und Halbester der Sulfobernsteinsäure mit
einwertigen Alkoholen oder Alkylphenolen. Geeignete nichtio
nische Tenside sind beispielsweise Alkylpolyglykolether oder
Alkylarylpolyglykolether mit 8 bis 40 Ethylenoxideinheiten.
Gegebenenfalls können schutzkolloide, vorzugsweise in Mengen
von bis zu 15 Gew%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Mono
meren, eingesetzt werden. Beispiele hierfür sind Vinylal
kohol/Vinylacetat-Copolymere mit einem Gehalt von 80 bis
100 Mol% Vinylalkoholeinheiten, Polyvinylpyrrolidone mit
einem Molekulargewicht von 5000 bis 400 000, Hydroxyethyl
cellulosen mit einem Substitutionsgradbereich von 1.5 bis
3.
Der für die Polymerisation gewünschte pH-Bereich, der im
allgemeinen zwischen 2.5 und 10, vorzugsweise 3 und 8,
liegt, kann in bekannter Weise durch Säuren, Basen oder üb
liche Puffersalze, wie Alkaliphosphate oder Alkalicarbonate,
eingestellt werden. Zur Molekulargewichtseinstellung können
bei der Polymerisation die üblicherweise verwendeten Regler,
zum Beispiel Mercaptane, Aldehyde und Chlorkohlenwasserstof
fe, zugesetzt werden.
Zur Herstellung der Dispersionspulver wird die Dispersion
getrocknet, vorzugsweise sprühgetrocknet oder gefrierge
trocknet, besonders bevorzugt sprühgetrocknet. Hierbei kann
auf die bekannten Vorrichtungen, wie zum Beispiel Versprühen
durch Mehrstoffdüsen oder mit der Scheibe, in einem gegebe
nenfalls erhitzten Trockengasstrom, zurückgegriffen werden.
Im allgemeinen werden Temperaturen über 250°C nicht ange
wandt. Die optimale Temperatur des Trockengases kann in we
nigen Versuchen ermittelt werden; oft haben sich Temperatu
ren über 60°C besonders bewährt.
Zur Erhöhung der Lagerfähigkeit und um zum Beispiel bei
Pulvern mit niederer Glasübergangstemperatur Tg ein
Verbacken und Verblocken zu verhindern, wird bei der
Trocknung gegebenenfalls Antiblockmittel, beispielsweise
Aluminiumsilikate, Kieselgur, Calciumcarbonat, zugegeben.
Des weiteren können gegebenenfalls noch Entschäumer,
beispielsweise auf Silikon- oder Kohlenwasserstoffbasis,
oder Verdüsungshilfen, beispielsweise Polyvinylalkohole oder
wasserlösliche Melamin-Formaldehyd-Kondensationsprodukte,
der Dispersion zugegeben werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform enthalten die Disper
sionspulver noch 0 bis 30 Gew%, besonders bevorzugt 1 bis 15
Gew%, bezogen auf das Basispolymerisat, Polyvinylalkohol mit
einem Hydrolysegrad von 85 bis 94 Mol%, und/oder 0 bis 10
Gew% Vinylalkoholcopolymerisate mit 5 bis 35 Gew% 1-Methyl
vinylalkoholeinheiten, und/oder 0 bis 30 Gew%, besonders be
vorzugt 4 bis 20 Gew%, bezogen auf das Gesamtgewicht polyme
rer Bestandteile, Antiblockmittel und gegebenenfalls bis zu
2 Gew%, bezogen auf das Basispolymerisat, Entschäumer.
Das vernetzbare Dispersionspulver eignet sich zur Verfesti
gung von natürlichen oder synthetischen Fasermaterialien.
Beispiele hierfür sind Holzfaser, Cellulosefaser, Wolle,
Baumwolle, Mineralfasern, Keramikfasern, Kunstfasern auf der
Basis von faserbildenden Polymeren wie Viskosefaser, Poly
ethylen-, Polypropylen-, Polyester-, Polyamid-, Polyacryl
nitril- oder Carbonfaser, Fasern von Homo- oder Copolymeri
saten des Vinylchlorids oder Fasern von Homo- oder Copolyme
risaten des Tetrafluorethylens.
Vor der Verfestigung werden die Fasern flächenhaft ausge
breitet. Die Verfahren hierzu sind bekannt und primär von
der Anwendung, in die das verfestigte Fasermaterial geht,
abhängig. Die Fasern können mittels einer Luftlege-, Naß
lege-, Direktspinn- oder Krempelvorrichtung ausgelegt wer
den. Gegebenenfalls können die Flächengebilde vor der
Verfestigung mit Bindemittel noch mechanisch verfestigt
werden, beispielsweise durch Kreuzlegen, Nadeln oder
Wasserstrahlverfestigung.
Bei der erfindungsgemäßen Verwendung wird das pulverförmige
Bindemittel in an sich bekannter Weise auf das, gegebenen
falls mechanisch vorverfestigte, Fasermaterial aufgestreut,
eingestreut (beispielsweise- bei Krempelwatten), eingerüttelt
oder direkt mit der Faser vermischt. Je nach Anwendungs
bereich liegt die für die Verfestigung des Fasermaterials
notwendige Menge an Bindemittel zwischen 5 und 50 Gew% Bin
demittel, bezogen auf das Fasergewicht.
In einer bevorzugten Ausführungsform werden die flächigen
Fasergebilde vor dem Aufstreuen des Bindemittels mit Wasser
angefeuchtet. Im allgemeinen beträgt die dafür notwendige
Menge an Wasser von 5 bis 60 Gew%, vorzugsweise von 10 bis
35 Gew%, jeweils bezogen auf Gesamtgewicht der Trockenmi
schung aus Faser und Binder. Bei dieser Verfahrensweise kann
nach dem Aufstreuen die Bindung des Fasermaterials durch An
wendung von Druck und Temperatur eingeleitet werden.
Es ist aber auch möglich, nach Aufstreuen des Binders auf
die feuchte Faser, das Wasser, beispielsweise durch Erwärmen
des Fasergebildes im Luftstrom, bei einer Temperatur von 80
bis 110°C zu entfernen. In diesem Fall muß vor der Ver
netzung des Bindemittels erneut Wasser in der angegebenen
Menge auf die Faser gesprüht werden. Mit dieser Verfahrens
variante wird eine Vorbindung des Fasermaterials erreicht,
wodurch das Fasermaterial vorgebunden aber nicht vernetzt
transportierbar wird. Dies ist ein wesentlicher Vorteil ge
genüber der Bindung mit Dispersionen, bei der diese Vorbin
dung nicht möglich ist, da diese nicht mehr reaktivierbar
sind.
Bei der Herstellung von Formkörpern aus einem Gemisch von
Fasermaterial und Binderpulver in den angegebenen Mengen
wird vorzugsweise so vorgegangen, daß Faser und Binder
trocken gemischt werden und erst vor der Druck- und Tempera
turbehandlung Wasser in der angegebenen Menge dem Gemisch
zugegeben wird.
Die Verfestigung des Fasermaterials, sei es als Flächenge
bilde oder als Faser-Bindemittel-Gemisch zur Herstellung von
Formkörpern, erfolgt durch Erwärmung auf eine Temperatur von
vorzugsweise 100 bis 200°C unter einem Druck von bis zu 100
bar. Die anzuwendenden Druck- und Temperaturbereiche hängen
primär von der Art des Fasermaterials ab.
Eine bevorzugte Verwendung ist die Herstellung von Formtei
len aus Fasermaterialien, welche mit dem vernetzbaren Pulver
verfestigt werden. Die Fasern werden dazu mit dem Bindemit
tel in den angegebenen Mengen vermischt und nach Zugabe von
Wasser unter Druck- und Temperatureinwirkung in den angege
benen Bereichen verfestigt. Beispiele für diese Verwendung
sind die Herstellung von Schallschutzmatten und Formteilen
für die Automobilindustrie. Für Formteile werden bisher vor
allem Phenolharze als Bindemittel eingesetzt. Die damit ver
bundenen Nachteile der Formaldehyd-und Phenolemission treten
bei der erfindungsgemäßen Verwendung nicht auf.
Bevorzugt ist auch die Verwendung zur Bindung von Glasfa
sern.
Eine weitere bevorzugte Verwendung ist die zur Bindung von
Watten, beispielsweise zur Herstellung von Polster-, Iso
lier- und Filterwatten. Bis dato werden hierzu primär
Schmelzfasern, Schmelzpulver und Dispersionen von Vinyl
chlorid-Polymerisaten, zwecks Flammschutz, eingesetzt. Ge
genüber der Verwendung von Schmelzfasern bzw. Schmelzpulver
zeichnet sich die erfindungsgemäße Verwendung dadurch aus,
daß bereits mit niedrigeren Auftragsmengen die gewünschten
Festigkeiten erhalten werden.
Ähnliche Vorteile bietet die ebenfalls bevorzugte Verwendung
der vernetzbaren Dispersionspulver zur Herstellung von
Vliesstoffen aus Fasern, in der bis dato ebenfalls Poly
merdispersionen, Schmelzpulver und Schmelzfasern eingesetzt
werden.
Bevorzugt ist auch die Verwendung der vernetzbaren Pulver
zur Herstellung von Nadelfilz. Im Stand der Technik werden
hierzu vor allem wäßrige Dispersionen auf der Basis von
Styrol/Butadien-Kautschuk, Ethylen/Vinylacetat- und Ethy
len/Vinylacetat/Vinylchlorid-Copolymeren eingesetzt. Die
Dispersionen werden auf das durch Nadeln verfestigte Faser
gewebe aufgetragen und im Heißkalander verfilmt. Bei der
erfindungsgemäßen Verwendung der vernetzbaren Polymerpulver
ist, auch unter Berücksichtigung der zur Vernetzung hinzuge
fügten Wassermenge, die aufzuwendende Trocknerleistung und
damit der zur Herstellung notwendige Energiebedarf erheblich
reduziert.
Zusammenfassend ausgedrückt, liegt der Vorteil der Verwen
dung der vernetzbaren Dispersionspulver bei Anwendungen, bei
denen traditionell wäßrige Systeme eingesetzt werden, zum
Beispiel Vliesstoffbindung, in einer deutlichen Verminderung
des Trocknungsaufwands und der Abwassermengen. Bei Anwendun
gen, bei denen traditionell auspolymerisierbare Präpolymere
oder Oligomere (z. B. Phenolharze) eingesetzt werden, dies
sind beispielsweise die Glasfaserbindung und die Herstellung
von Formteilen aus Fasermaterialien, liegt der Vorteil in
einer deutlichen Verminderung der Reaktionstemperaturen und
in einer Vereinfachung der Reaktionsgemischzusammensetzung.
Die nachfolgenden Beispiele dienen zur weiteren Erläuterung
der Erfindung:
Auf einem Laborkrempel wurden Vliese aus einer Polyester-Fa
ser (6.7 dtex/60 mm) mit circa 50 g/m2 Flächengewicht herge
stellt. Unmittelbar am Krempelausgang wurden 20 Gew% Wasser,
bezogen auf das Gesamtgewicht aus Faser und Binder, und an
schließend ein Dispersionspulver auf der Basis eines Vinyl
acetat-Polymerisats mit 1 Gew% N-Methylolacrylamid in den
unten angegebenen Mengen eingestreut. Die Vliese wurden bei
den nachfolgend angegebenen Temperaturen verfestigt. Die
mechanischen Eigenschaften (Höchstzugkraft und Dehnung) im
trockenen und nassen (nach 1 Minute Lagerung in Wasser) Zu
stand wurden nach DIN 53857 bestimmt.
Vlies 1: Auftrag 26.2 Gew%, Trocknertemperatur 100°C
Vlies 2: Auftrag 28.4 Gew%, Trocknertemperatur 150°C
Vlies 3: Auftrag 27.6 Gew%, Trocknertemperatur 180°C
Vlies 2: Auftrag 28.4 Gew%, Trocknertemperatur 150°C
Vlies 3: Auftrag 27.6 Gew%, Trocknertemperatur 180°C
Zur Herstellung von Platten wurden 80 g Reißbaumwolle mit 20
g Dispersionspulver der nachfolgend angegebenen Zusammen
setzung vermischt und auf einer Fläche von 20 × 20 cm2 aus
gelegt. Die Mischungen wurden teilweise noch mit Wasser per
Sprühauftrag angefeuchtet. Anschließend wurden die Mischun
gen 5 Minuten lang bei Temperaturen zwischen 180 und 200°C
bei 50 bar verpreßt, so daß 2 mm starke, 200 g/m2 schwere
Platten entstanden. Die Höchstzugkraft im trockenen und nas
sen (nach 10 Minuten Lagerung in Wasser) Zustand wurde nach
DIN 53 857 bestimmt. Zur Beurteilung der Quellung wurden die
Platten bei Raumtemperatur 24 Stunden in Wasser gelagert.
Platte 1: ohne Feuchtigkeit verpreßt,
Dispersionspulver auf der Basis eines Vinylacetat-
Homopolymerisats
Platte 2: mit 20 g Wasser verpreßt, Dispersionspulver auf der Basis eines Vinylacetat- Homopolymerisats
Platte 3: ohne Feuchtigkeit verpreßt, Dispersionspulver auf der Basis eines Vinylacetat- Polymerisats mit 1 Gew% N-Methylolacrylamid
Platte 4: mit 20 g Wasser verpreßt, Dispersionspulver auf der Basis eines Vinylacetat- Polymerisats mit 1 Gew% N-Methylolacrylamid
Platte 2: mit 20 g Wasser verpreßt, Dispersionspulver auf der Basis eines Vinylacetat- Homopolymerisats
Platte 3: ohne Feuchtigkeit verpreßt, Dispersionspulver auf der Basis eines Vinylacetat- Polymerisats mit 1 Gew% N-Methylolacrylamid
Platte 4: mit 20 g Wasser verpreßt, Dispersionspulver auf der Basis eines Vinylacetat- Polymerisats mit 1 Gew% N-Methylolacrylamid
Claims (7)
1. Verwendung von vernetzbaren, redispergierbaren Disper
sionspulvern auf der Basis von Vinylester-Copolymerisa
ten oder (Meth)acrylsäureester-Copolymerisaten als
Bindemittel zur Trockenbindung von Fasermaterialien,
wobei
die Vinylester-Copolymerisate eines oder mehrere Monome re aus der Gruppe der Vinylester von unverzweigten oder verzweigten Alkylcarbonsäuren mit 1 bis 15 C-Atomen, die (Meth)acrylsäureester-Copolymerisate eines oder meh rere Monomere aus der Gruppe der Methacrylsäureester und Acrylsäureester von Alkoholen mit 1 bis 10 C-Atomen, und
die Vinylester- und (Meth)acrylsäureester-Copolymerisate jeweils 0.1 bis 10 Gew%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Copolymerisats, N-Methylolacrylamid oder N-Methylol methacrylamid, enthalten.
die Vinylester-Copolymerisate eines oder mehrere Monome re aus der Gruppe der Vinylester von unverzweigten oder verzweigten Alkylcarbonsäuren mit 1 bis 15 C-Atomen, die (Meth)acrylsäureester-Copolymerisate eines oder meh rere Monomere aus der Gruppe der Methacrylsäureester und Acrylsäureester von Alkoholen mit 1 bis 10 C-Atomen, und
die Vinylester- und (Meth)acrylsäureester-Copolymerisate jeweils 0.1 bis 10 Gew%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Copolymerisats, N-Methylolacrylamid oder N-Methylol methacrylamid, enthalten.
2. Verwendung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Vinylester-Copolymerisate
75 bis 95 Gew% Vinylacetat, 5 bis 25 Gew% Ethylen und/oder 5 bis 30 Gew% Diisopropylfumarat und 0.1 bis 10.0 Gew% N-Methylolacrylamid oder
50 bis 70 Gew% Vinylacetat, 10 bis 30 Gew% VeoVa9® und/oder VeoVa10®, 5 bis 25 Gew% Ethylen und 0.1 bis 10.0 Gew% N-Methylolacrylamid oder
15 bis 50 Gew% Vinylacetat, 30 bis 65 Gew% Vinylchlorid und/oder Diisopropylfumarat, 5 bis 25 Gew% Ethylen und 0.1 bis 10 Gew% N-Methylolacrylamid oder
50 bis 70 Gew% Vinylacetat, 1 bis 30 Gew% n-Butylacry lat oder 2-Ethylhexylacrylat, 5 bis 25 Gew% Ethylen und 0.1 bis 10.0 Gew% N-Methylolacrylamid enthalten.
75 bis 95 Gew% Vinylacetat, 5 bis 25 Gew% Ethylen und/oder 5 bis 30 Gew% Diisopropylfumarat und 0.1 bis 10.0 Gew% N-Methylolacrylamid oder
50 bis 70 Gew% Vinylacetat, 10 bis 30 Gew% VeoVa9® und/oder VeoVa10®, 5 bis 25 Gew% Ethylen und 0.1 bis 10.0 Gew% N-Methylolacrylamid oder
15 bis 50 Gew% Vinylacetat, 30 bis 65 Gew% Vinylchlorid und/oder Diisopropylfumarat, 5 bis 25 Gew% Ethylen und 0.1 bis 10 Gew% N-Methylolacrylamid oder
50 bis 70 Gew% Vinylacetat, 1 bis 30 Gew% n-Butylacry lat oder 2-Ethylhexylacrylat, 5 bis 25 Gew% Ethylen und 0.1 bis 10.0 Gew% N-Methylolacrylamid enthalten.
3. Verwendung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die (Meth)acrylsäureester-Copolymerisate 30 bis 70 Gew% Methylmethacrylat, 70 bis 30 Gew% n- Butylacrylat und/oder 2-Ethylhexylacrylat und 0.1 bis 10 Gew% N-Methylolacrylamid oder
30 bis 70 Gew% Styrol und 70 bis 30 Gew% n-Butylacrylat und/oder 2-Ethylhexylacrylat und 0.1 bis 10 Gew% N- Methylolacrylamid enthalten.
die (Meth)acrylsäureester-Copolymerisate 30 bis 70 Gew% Methylmethacrylat, 70 bis 30 Gew% n- Butylacrylat und/oder 2-Ethylhexylacrylat und 0.1 bis 10 Gew% N-Methylolacrylamid oder
30 bis 70 Gew% Styrol und 70 bis 30 Gew% n-Butylacrylat und/oder 2-Ethylhexylacrylat und 0.1 bis 10 Gew% N- Methylolacrylamid enthalten.
4. Verwendung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeich
net, daß das vernetzbare, redispergierbare Dispersions
pulver zur Verfestigung von Holzfaser, Cellulosefaser,
Wolle, Baumwolle, Mineralfasern, Keramikfasern, Kunst
fasern auf der Basis von faserbildenden Polymeren wie
Viskosefaser, Polyethylen-, Polypropylen-, Polyester-,
Polyamid-, Polyacrylnitril- oder Carbonfaser, Fasern von
Homo- und Copolymerisaten des Vinylchlorids oder Fasern
von Homo- oder Copolymerisaten des Tetrafluorethylens
verwendet wird.
5. Verwendung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeich
net, daß 5 bis 50 Gew%, bezogen auf das Fasergewicht,
des vernetzbaren, redispergierbaren Dispersionspulvers
auf das, gegebenenfalls mechanisch vorverfestigte, Fa
sermaterial aufgestreut, eingestreut, eingerüttelt oder
direkt mit der Faser vermischt werden, vor oder nach dem
Aufstreuen mit 5 bis 60 Gew% Wasser, bezogen auf Gesamt
gewicht der Trockenmischung aus Faser und Binder, ange
feuchtet wird und zur Bindung der Fasern das Flächen
gebilde oder der Formkörper unter einem Druck von bis zu
100 bar auf 100 bis 200°C erwärmt wird.
6. Verwendung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß
nach dem Aufstreuen des Dispersionspulvers auf die
feuchte Faser das Wasser durch Erwärmen des Fasergebil
des im Luftstrom bei einer Temperatur von 80 bis 110°C
entfernt wird und vor der thermischen Vernetzung erneut
Wasser in der angegebenen Menge auf die Faser gesprüht
wird.
7. Verwendung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeich
net, daß das vernetzbare, redispergierbare Dispersions
pulver zur Faserbindung bei der Herstellung von Formtei
len aus Fasermaterialien zur Bindung von Glasfasern, zur
Bindung von Watten, zur Herstellung von Vliesstoffen aus
Fasern und zur Herstellung von Nadelfilz verwendet
wird.
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