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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende–Erfindung
betrifft wässrige
Mischungen von Additiven, die eine verbesserte Haftung von Klebstoffen
an Glas und eine verbesserte Dispersion von Fasern und Teilchen
ergeben.
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Verschiedene
faserförmige
und teilchenförmige
Materialien einschließlich
Glas, Glasmikrokügelchen, Glasfilament,
Glaspulvern und insbesondere gehäckseltem
Faserglas werden in verschiedenen Produkten als Füllstoff
verwendet, um Gewicht zu reduzieren oder die Festigkeit von Produkten
zu erhöhen.
Beispiele für
diese Anwendungen sind die Herstellung von Vliesbahnen, Filtermedien,
Dichtungen, Dachbahnen, Dachschindeln, zementartigen Baustoffen,
geformten Faserglasteilen und Kraftfahrzeug- und Schiffs-Füllstoffen.
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Oft
wird Faserglas in einem wässrigen
System verwendet, und während
der Verwendung können
Fasern sich absetzen oder auf flüssigen
Lösungen
schwimmen, was zu Problemen bei der Herstellung führt. Viele Fasern
einschließlich
Glas und insbesondere Faserglas werden normalerweise nicht sehr
gut von Wasser benetzt und haben die Tendenz, miteinander zu verklumpen
oder nicht gut dispergiert zu werden, wenn sie zu einem wässrigen
System gegeben werden. Tenside werden verwendet, um Flüssigkeiten
ein Benetzen der Fasern durch eine Erniedrigung der Oberflächenspannung
zu ermöglichen,
wobei die Tenside die einzelnen Fasern aber nicht suspendieren oder
trennen können.
Verdickungsmittel, beispielsweise Guar-Gummi, werden zur Erhöhung der
Viskosität
eines Wasser-/Faserglas-Systems
verwendet, um die Suspendierung des Faserglases zu unterstützen.
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Oft
werden ein konstantes Rühren
und/oder eine hohe Scherung angewandt, um das Faserglas homogen
suspendiert zu halten.
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Die
Erzeugung einer homogenen Fasersuspension in Wasser verbessert die
Handhabung und das Verhalten der Faser, wodurch eine gleichmäßigere Deckung
und genaue Positionierung der Faser in Anwendungen erhalten wird,
in denen die Faser dazu verwendet wird, Produkten Festigkeit und
eine Füllung
zu verleihen. Eine Verminderung der Notwendigkeit für ein kontinuierliches
Mischen oder eine hohe Scherung ist auch von einem Standpunkt der
Energie und der Zweckmäßigkeit
aus vorteilhaft.
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EP-A-0
256 312 offenbart amphotere wasserlösliche Polymere, ein Verfahren
zur Herstellung und deren Verwendung als Hilfs-Dispergiermittel.
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Die
hier offenbarte Erfindung umfasst ein Dispersionsadditiv-System,
das die Benetzung von Glas in Faserform, in Teilchenform oder in
anderer Form, z.B. Plattenglas, durch Flüssigkeiten fördert. Wenn
es auf Faserglas aufgetragen wird, unterstützt es die Trennung der Faserbündel zu
einzelnen Fasern ohne die Notwendigkeit einer hohen Scherung und
suspendiert die einzelnen Fasern. Das Entbündeln und die Dispersion der
Faserfilamente durch diese Additive führt zu einem guten Eindringen
von Harzen in die Faser sowie zu einer verbesserten Haftung des
Harzes an der Faser. Ein guter Kontakt, ein gutes Eindringen und
eine gute Haftung von Harzen an Glas, was durch diese Additive gefördert wird,
führt zu
einer stärkeren
Bindung zwischen dem Harz und dem Glas und erhöht die Festigkeit des Glas/Harz-Systems.
Wenn die Materialien der vorliegenden Erfindung auf Glas in anderen
Formen, wie Plattenglas, aufgetragen werden, fördern sie die Haftung von harzartigen
Beschichtungsmaterialien am Glas.
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Die
vorliegende Erfindung löst
daher in einem Aspekt das Problem, Fasern oder Teilchen, z.B. gehäckseltes
Faserglas, das ansonsten eine höhere
Scherung oder eine kontinuierliche Scherung benötigt, um dispergiert, getrennt
und suspendiert zu werden, eine verbesserte Dispersion zu verleihen.
Sie bewerkstelligt dies, indem die Glasfasern chemisch dispergiert
werden. Die Erfindung modifiziert auch die Oberfläche des
in welcher Form auch immer vorliegenden Glases, wodurch die Benetzung
und die Haftung verbessert werden.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung macht eine Zusammensetzung verfügbar, die
zum Benetzen, Dispergieren oder Suspendieren von Fasern oder Teilchen
in wässrigen
Lösungen
geeignet ist, nämlich
eine
Zusammensetzung, umfassend
- (a) einen flüssigen Träger;
- (b) Fasern oder Teilchen, die darin dispergiert oder suspendiert
sind; und
- (c) ein Sulfonsäure-Dispergiermittel
mit einem Molekulargewicht von weniger als 500, das zum Benetzen, Dispergieren
oder Suspendieren der Fasern in dem wässrigen flüssigen Träger geeignet ist;
mit
der folgenden Maßgabe:
wenn es sich bei (b) um Teilchen handelt, beträgt die Menge an (c) bis zu
5 Gew.-% der Zusammensetzung.
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In
einer anderen Ausführungsform
macht die Erfindung eine Zusammensetzung verfügbar, umfassend:
- (a) Wasser;
- (b) Glasfasern; und
- (c) 2-Acrylamido-2-methylpropansulfonsäure oder ein Salz davon.
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In
noch einer anderen Ausführungsform
macht die Erfindung ein Verfahren zum Suspendieren oder Dispergieren
von Fasern oder Teilchen in einem wässrigen flüssigen Träger verfügbar, umfassend die Schritte:
- (a) Kombinieren von:
(i) einem wässrigen
Medium
(ii) von Fasern oder Teilchen und
(iii) einem Sulfonsäure-Dispergiermittel
mit einem Molekulargewicht von weniger als 500, das zum Benetzen,
Dispergieren oder Suspendieren der Fasern in dem wässrigen
Medium geeignet ist, mit der folgenden Maßgabe: wenn es sich bei (a)(ii)
um Teilchen handelt, beträgt
die Menge an (a)(iii) bis zu 5 Gew.-% der Zusammensetzung, und
- (b) Mischen der resultierenden Zusammensetzung.
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Die
Erfindung macht weiterhin ein Verfahren zur Herstellung einer Vliesbahn
aus faserartigem Material verfügbar,
umfassend die Schritte:
- (a) Kombinieren von:
(i)
einem wässrigen
Medium
(ii) von Fasern und
(iii) einem Sulfonsäure-Dispergiermittel
mit einem Molekulargewicht von weniger als 500, das zum Benetzen,
Dispergieren oder Suspendieren der Fasern in dem wässrigen
Medium geeignet ist,
- (b) Mischen der resultierenden Zusammensetzung,
- (c) Überführen der
Zusammensetzung in eine Vorrichtung zur Vliesherstellung; und
- (d) Entfernen des wässrigen
Mediums aus der Zusammensetzung.
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Anders
ausgedrückt
macht die vorliegende Erfindung eine Zusammensetzung verfügbar, die
für das Benetzen,
Dispergieren oder Suspendieren einer Faser in wässrigen Lösungen geeignet ist, die die
folgenden Komponenten umfasst:
- (a) einen wässrigen,
flüssigen
Träger,
gegebenenfalls 100% Wasser, der gegebenenfalls Harze oder Hilfslösungsmittel
wie Alkohole enthält;
- (b) Glas wie Faserglas, noch mehr bevorzugt gehäckseltes
Faserglas;
- (c) ein Benetzungs-/Dispergier-/Suspendierungs-/Haftungs-Hilfsmittel
auf Säurebasis,
vorzugsweise ein Additiv auf der Grundlage von Sulfonsäure, noch
mehr bevorzugt ein Additiv auf der Grundlage von 2-Acrylamido-2-methylpropansulfonsäure;
- (d) gegebenenfalls einen Puffer, um den pH-Wert der faserglashaltigen
Lösung
in einem gewünschten pH-Bereich,
z.B. 2 – 6,
zu halten;
- (e) gegebenenfalls ein Harz auf Wasserbasis (d.h. eines, dessen
Wassergehalt vermindert werden kann), das zum Verbinden des Faserglases
verwendet wird, wobei es sich beim Harz um Harnstoff-Formaldehyd, Phenol-Formaldehyd
oder Melamin-Formaldehyd, Latex-Bindemittel wie auf der Grundlage
von Acryllatex, Styrol-Butadien-Kautschuklatex, Polyester-Acryl-Latex,
Styrol-Acryl-Latex oder Polyvinylacetat oder beliebige Kombinationen
davon handeln kann.
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Die
Erfindung umfasst somit ein Verfahren zum In-Kontakt-Bringen von
Faserglas mit Additiven, umfassend die folgenden Schritte:
- (A) Auflösen
oder Kombinieren eines Additivs auf Säurebasis in Wasser oder in
einem wässrigen,
flüssigen Trägersystem
oder Harzsystem;
- (B) Zugeben des Faserglases zu dem mit einem Additiv versehenen
Wasser oder Harz;
- (C) Mischen der Faserglaslösung
und gegebenenfalls danach
- (D) Verwenden des behandelten Faserglases oder Faserglas-Harz-Systems
in einer kundenspezifischen Anwendung.
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Alternativ
kann das Faserglas mit einer wässrigen
Lösung
des Additivs auf Säurebasis
behandelt, aus der Lösung
abgetrennt und dann in der kundenspezifischen Anwendung verwendet
werden.
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Die
Erfindung umfasst die Verwendung der Komponenten (a), (b) und (c)
in Aufschlämmungen
zur Herstellung von Faserglasbahnen sowie eine Zusammensetzung,
die die Komponenten (b) und (c) als solche umfasst und die in unten
beschriebenen Anwendungen verwendet wird.
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AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Verschiedene
bevorzugte Merkmale und Ausführungsformen
werden unten anhand einer nicht einschränkenden Veranschaulichung beschrieben.
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Eine
Komponente der vorliegenden Erfindung (a) ist ein flüssiger Träger, vorzugsweise
ein wässriger, flüssiger Träger, noch
mehr bevorzugt Wasser, wie destilliertes, deionisiertes oder Leitungswasser.
Die Wasserquelle ist für
die vorliegende Erfindung normalerweise nicht kritisch. Darüber hinaus
kann der wässrige
Träger
ein Hilfslösungsmittel
umfassen. Typische Hilfslösungsmittel
umfassen Alkohole, Aceton, Dimethylformamid oder Kombinationen davon.
Alternativ kann der flüssige
Träger
nur die obigen Hilfslösungsmittel
(d.h. ohne Wasser) umfassen.
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Die
Mengen an Komponente (a) in den Zusammensetzungen der vorliegenden
Erfindung betragen gewöhnlich
99,9 oder 99,5 Gew.-% bis 50 Gew.-%. Vorzugsweise beträgt die Menge
an Komponente (a) 95% bis 99%. In einer anderen Ausführungsform
beträgt
die Menge an Komponente (a) etwa 99%.
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Eine
weitere Komponente der vorliegenden Erfindung ist (b), Fasern oder
Teilchen. Die Faser kann als Faserglas, Mikroglas, Kohlenstofffaser,
beschichtete Kohlenstofffasern, Polyesterfasern, Polyimidfasern,
Polyamidfasern, Acrylfaser, Cellulosefaser, Polyethylen, Polypropylen,
Rayon, Nylon, Asbest und Polyvinylchlorid und andere verschiedene
faserförmige
Materialien vorhanden sein. Die Teilchen können als Glas, Glas-Mikrokügelchen,
Aluminiumoxid, Basalt, Siliciumdioxid, Ruß, Titandioxid oder Gips vorliegen.
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Die
Menge der faser- oder der teilchenförmigen Komponente beträgt gewöhnlich 0,05
Gew.-% bis 10 Gew.-% der Zusammensetzung. Vorzugsweise beträgt die Menge
der faser- oder teilchenförmigen
Komponente in der Zusammensetzung 0,1 Gew.-% bis 5 Gew.-% oder bis
zu 1 Gew.-% der Zusammensetzung.
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Für die Zwecke
der vorliegenden Erfindung können
Fasern von Teilchen dahingehend unterschieden werden, dass sie viel
langgestreckter sind, wobei sie typischerweise ein Verhältnis von
Länge zu
Durchmesser von wenigstens 1000 oder wenigstens 100 haben. Teilchen
sind normalerweise relativ geringfügiger langgestreckt und weisen
ein Verhältnis
von Länge
zu Durchmesser von beispielsweise 10 oder weniger auf. Viele Teilchen
haben einen Durchmesser von 100 μm
oder weniger (z.B. 50 oder 10 μm).
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Eine
weitere Komponente, (c), ist eine von Sulfonsäure stammende Verbindung. Spezielle
Beispiele dieses Komponententyps umfassen 2-Acrylamido-2-methylpropansulfonsäure, Salze
davon, wie 2-Acrylamido-2-methylpropansulfonsäurenatriumsalz, 2-Acrylamido-2-methylpropansulfonsäureammoniumsalz
und -aminsalze, 2-Acrylamido-2-methylpropansulfonsäurefettamin-Addukte oder -alkohol-Addukte,
2-Acrylamido-2-methylpropansulfonsäure- Oligomere, para-Toluolsulfonsäure, Methansulfonsäure, Taurine,
Sulfohydroxaminsäuren,
Sulfo-N-hydroxysuccinimide, Vinylsulfonsäure, Methallylsulfonsäure, Styrolsulfonsäure und
andere sulfonierte Monomere, wie Natriumvinylsulfonat, Natriumallylsulfonat,
Natriumstyrolsulfonat, Natriummethallylsulfonat, Natriumsulfophenylmethallylether,
Natriumallylethersulfonat und 2-Sulfoethylmethacrylat, Acrylsäure-(3-sulfopropyl)ester
und -salze (wie das Kaliumsalz), Methacrylsäure-(3-sulfopropyl)ester und
-salze (wie das Kaliumsalz), Itaconsäurebis(-1-propylsulfonsäure-3-)ester
und -salze (wie das Dikaliumsalz), 3-Allyloxy-2-hydroxypropansulfonsäure und
-salze (wie das Natriumsalz).
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Wenn
die von Sulfonsäure
stammende Verbindung verwendet wird, um Glas eine verbesserte Haftung zu
verleihen, handelt es sich um eine reaktive, von Sulfonsäure stammende
Verbindung. Dies bedeutet, dass die Verbindung zusätzlich zum
Sulfonsäure-
oder Sulfonatrest eine zusätzliche
reaktive Funktionalität
im Molekül
hat. Der zusätzliche
reaktive Teil ermöglicht
eine chemische Reaktion oder Wechselwirkung des Moleküls mit anderen
Molekülen
derselben oder ähnlicher
Spezies oder mit Molekülen
eines harzartigen Beschichtungsmaterials derselben oder ähnlicher
Spezies oder mit dem Glassubstrat. Ein bevorzugter reaktiver Rest
ist eine olefinische Doppelbindung. Ohne dass die Absicht besteht,
an eine Theorie gebunden zu sein, wird angenommen, dass die olefinische
Doppelbindung eines solchen bevorzugten Materials wie 2-Acrylamido-2-methylpropansulfonsäure zu verschiedenen
Additionsreaktionen (ob spontan oder durch eine Säure, eine
Base oder Radikale katalysiert) befähigt ist, wodurch die Wechselwirkung
der Moleküle
untereinander (z.B. durch eine in-situ-Oligomerisation) oder mit
entsprechenden Stellen an einem harzartigen Beschichtungsmaterial
erhöht
wird. Viele der oben aufgeführten
Beispiele für
Komponente (c) enthalten eine olefinische Doppelbindung, wie von den
Fachleuten erkannt wird, und es wird angenommen, dass sie als solche
für die
Haftungsanwendungen der vorliegenden Erfindung besonders geeignet
sind.
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Bestimmte
geeignete Sulfonsäuren
können
auch als eine ungesättigte
Hydrocarbylamidoalkansulfonsäure
oder ein Salz davon beschrieben werden. Der "Hydrocarbylamido-"Rest umfasst eine Hydrocarbylgruppe
mit einer Amidfunktionalität
daran, durch die eine Bindung zum übrigen Alkansulfonsäurerest
erfolgt. Ein solches Material kann die allgemeine Struktur [Hydrocarbyl]-CONH-[alkylen]-SO3H haben.
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Der
hier verwendete Begriff "Hydrocarbyl" hat eine wohl etablierte
Bedeutung, nämlich
diejenige einer Gruppe mit einem Kohlenstoffatom, das am Rest des
Moleküls
direkt gebunden ist und hauptsächlich
eine Kohlenwasserstoffbeschaffenheit hat. Beispiele für Hydrocarbylgruppen
umfassen Kohlenwasserstoff-Substituenten, d.h. aliphatische (z.B.
Alkyl- oder Alkenyl-) oder alicyclische (z.B. Cycloalkyl-, Cycloalkenyl-)Substituenten
und aromatisch, aliphatisch und alicyclisch substituierte aromatische
Substituenten sowie cyclische Substituenten, bei denen der Ring
durch einen anderen Teil des Moleküls vervollständigt wird
(z.B. zwei Substituenten, die zusammen einen Ring bilden); substituierte
Kohlenwasserstoff-Substituenten, d.h. Substituenten, die Nicht-Kohlenwasserstoffgruppen
enthalten, die im Zusammenhang mit dieser Erfindung die hauptsächliche Kohlenwasserstoff-Beschaffenheit
des Substituenten nicht ändern
(z.B. ein Halogen (insbesondere Chlor und Fluor), Hydroxy, Alkoxy,
Mercapto, Alkylmercapto, Nitro, Nitroso und Sulfoxy); Heterosubstituenten,
d.h. Substituenten, die, obwohl sie im Zusammenhang mit dieser Erfindung
hauptsächlich
eine Kohlenwasserstoff-Beschaffenheit haben, (ein) von Kohlenstoff
verschiedene(s) Element(e) in einem Ring oder einer Kette enthalten,
der bzw. die ansonsten aus Kohlenstoff besteht. Heteroatome umfassen
Schwefel, Sauerstoff, Stickstoff und liegen in Substituenten wie
Pyridyl, Furyl, Thienyl und Imidazolyl vor. Im Allgemeinen sind
nicht mehr als zwei Nicht-Kohlenwasserstoffsubstituenten, vorzugsweise
nicht mehr als ein Nicht-Kohlenwasserstoffsubstituent, auf jeweils
10 Kohlenstoffatome in der Hydrocarbylgruppe vorhanden; typischerweise
sind keine Nicht-Kohlenwasserstoffsubstituenten in der Hydrocarbylgruppe
vorhanden.
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Die
von Sulfonsäure
stammende Verbindung hat eine Molmasse von weniger als 500, vorzugsweise weniger
als 300.
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Die
Menge von Komponente (c) in den Zusammensetzungen der vorliegenden
Erfindung (d.h., wenn sie zur Förderung
der Dispersion von Glasfasern oder Teilchen verwendet wird) kann
in einer Menge ohne einen speziellen oberen Grenzwert vorhanden
sein, beträgt
vorzugsweise aber bis zu 10 Gew.-%, 5 Gew.-%, 2 Gew.-% oder 1 Gew.-%,
insbesondere, wenn Komponente (b) ein Teilchen ist. In einigen Ausführungsformen beträgt Komponente
(c) gewöhnlich
1 oder 10 bis 1000 oder 10 bis 500 oder 25 bis 400 oder 200 ppm,
bezogen auf das Gewicht der Zusammensetzung. Noch mehr bevorzugt
beträgt
die Menge an Komponente (c) 50 bis 175 ppm.
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Gegebenenfalls
kann ein Additiv eingeschlossen sein, um den pH-Wert der mit dem
Glas in Kontakt befindlichen Lösung
oder Flüssigkeit
zu regeln. Der pH-Bereich
der Zusammensetzung kann 1–11
betragen. Das Additiv kann einfach eine Säure oder Base wie H2SO4, HCl oder NaOH
sein. Beispiele dieses Komponententyps umfassen Mischungen von 2-Acrylamido-2-methylpropansulfonsäure und
2-Acrylamido-2-methylpropansulfonsäurenatriumsalz, Mischungen
von 2-Acrylamido-2-methylpropansulfonsäure und 2-Acrylamido-2-methylpropansulfonsäureammoniumsalz,
Mischungen von 2-Acrylamido-2-methylpropansulfonsäure und
Natriumsulfat und Mischungen von Methansulfonsäure und Natriumhydroxid, Mischungen
von p-Toluolsulfonsäure
und Natriumhydroxid. Diese Komponente kann ein Puffersystem sein,
das aus einer Säure
und deren konjugierter Base hergestellt werden kann, z.B. Phosphatcarboxylat
oder Carbonatpuffer. Somit kann das System durch die richtige Auswahl
von Komponente (d) gepuffert werden.
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Die
Menge der den pH-Wert regelnden Substanz, wenn sie in den Zusammensetzungen
der vorliegenden Erfindung vorhanden ist, beträgt gewöhnlich 0,01 bis 10 Gew.-% der
Zusammensetzung. Vorzugsweise beträgt die Menge 0,1 bis 5 Gew.-%
der Zusammensetzung.
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Die
oben beschriebene Zusammensetzung kann hergestellt werden, indem
die von Sulfonsäure
stammende Verbindung zu Wasser gegeben wird und dann Wasser mit
der Faser oder den Teilchen in Kontakt gebracht wird, gefolgt von
einem Scheren und/oder Mischen, insbesondere dann, wenn die Fasern
oder Teilchen als im wässrigen
Medium zu dispergierendes Faserglas vorhanden sind. Alternativ können die
Faser oder Teilchen und Wasser zuerst in Kontakt gebracht werden,
und dann kann die von Sulfonsäure
stammende Verbindung zugegeben werden.
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Eine
gegebenenfalls vorhandene Komponente ist ein harzartiges Beschichtungsmaterial,
das zum Auftragen auf oder zur Haftung an Glas oder einem anderen
Substrat geeignet ist. Dieses Material wird manchmal als Bindemittel
bezeichnet oder verwendet. Spezielle Beispiele für diesen Komponententyp umfassen Phenol-Formaldehyd-Harze,
Harnstoff-Formaldehyd-Harze, Melamin-Formaldehyd-Harze, Polyvinylacetat-Harze
einschließlich
Polyvinylacetat-Harz, Latex-Bindemittel wie Acryllatices, Polyvinylalkohol-Harze,
Styrol-Butadienkautschuk-Latex, Acryl- oder Methacrylharze wie Polyester-Acrylharz oder Styrol-Acryl-Latex,
Epoxyharze und/oder Mischungen des Obigen. Vorzugsweise sind die
Harze in Wasser oder in einem anderen Lösungsmittel dispergierbar,
so dass sie auf die Oberfläche
des Glases oder eines anderen Materials (insbesondere, aber nicht
notwendigerweise in Faserform) aus einer Lösung oder Dispersion aufgetragen
werden können.
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Die
Menge eines solchen Harzes, wenn es in den flüssigen oder wässrigen
Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung vorhanden ist, beträgt gewöhnlich 0,001
Gew.-% oder 0,1 Gew.-% oder 0,25 Gew.-% bis zu 1 Gew.-% oder 10
Gew.-% oder 25 Gew.-% oder sogar 50 Gew.-%, bezogen auf die Menge
der flüssigen Zusammensetzung.
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Andere
Komponenten, die üblicherweise
in einem Faser- oder Teilchensystem verwendet werden, sind typischerweise
auch vorhanden oder können
weggelassen werden. Unter solchen Komponenten befinden sich Schaumver hinderungsmittel,
Verdickungsmittel, Tenside, Klebstoffharze, Biozide, Härtungskatalysatoren und
Radikalinhibitoren.
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Die
obigen Komponenten können
in Form eines vollständig
formulierten Fasersystems oder in Form eines Konzentrats mit einem
kleineren Wassergehalt vorliegen. Das relative Gewichtsverhältnis des
Additivs auf Sulfonbasis zum Harz kann 0,1:99,9 bis 50:50 oder 0,5:99,5
bis 10:90 oder 1:99 bis 5:95 betragen, in einer Ausführungsform
kann es 2:98 betragen.
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Die
Schritte bei der Durchführung
des Verfahrens der vorliegenden Erfindung können Folgendes einschließen:
- (A) Die von Sulfonsäure stammende Verbindung wird
in Wasser (oder einem anderen flüssigen
Trägersystem,
z.B. einem wässrigen
flüssigen
Trägersystem)
mit einer zweckmäßigen Konzentration
(etwa 1 Gew.-%) aufgelöst.
Die Temperatur und das Mischungsverhältnis der Zusammensetzung können bei
Bedarf eingestellt werden, um das Additiv vollständig aufzulösen.
- (B) Eine zweckmäßige Menge
des faser- oder teilchenförmigen
Materials, insbesondere, wenn Glasfaser (z.B. 0,5 g) zur Wasser/Suspensionshilfsmittel-Mischung
(z.B. 49,5 g) gegeben wird. Die Zugabe der von Sulfonsäure stammenden
Verbindung und der Glasfaser zum flüssigen Medium kann in einer
beliebigen Reihenfolge erfolgen.
- (C) Die Faser oder das Teilchen und das flüssige Medium werden vorzugsweise
gemischt, bis sie gut vermischt sind. Die Mischung kann bei einer
hohen oder niedrigen Scherung, durch Schütteln von Hand, einen mechanischen
Rührer,
einen Ultraschallgenerator, einen Lightnin-Mischer, Trommelmischen
oder eine Trommelrolle erfolgen.
- (D) Die resultierende Mischung, insbesondere eine Faserglassuspension,
wird gemäß der speziellen
Anwendung verwendet. Dies kann den Transport, eine Filtration, eine
Entfernung von Wasser, die Herstellung einer Bahn oder die Vereinigung
mit anderen Komponenten wie Harzen einschließen.
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Der
Nutzen der Erfindung umfasst, ohne darauf beschränkt zu sein, Anwendungen, die
die Herstellung von Vliesbahnen, Dichtungen, Dachschindeln, Bodenplatten,
Faserglasisolation und zementartigen Baustoffen einschließen. Das
Folgende ist eine kurze Beschreibung der Verwendung der Technik
in den oben erwähnten
Produkten.
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Eine
Verwendung für
diese Erfindung besteht in der Herstellung von Vliesbahnen. Ein
typisches Verfahren zur Herstellung von Vliesbahnen besteht in der
Einführung
des faserförmigen
Glasmaterials in einen Behälter
wie einen Mischtank. Ein wässriges
Medium, typischerweise Leitungswasser, wird dem Behälter zugegeben.
Das oben beschriebene Sulfonsäureprodukt
wird auch dem Behälter
zugegeben. Gegebenenfalls können
auch ein Verdickungsmittel, ein Bindemittel (z.B. ein filmbildendes
Harz), ein Biozid und ein Entschäumungsmittel
dem Behälter
zugegeben werden. Ein Säuren-
oder Basenadditiv wird bei Bedarf dem Behälter zugegeben, um den pH-Wert
der Zusammensetzung einzustellen. Die resultierende Zusammensetzung
wird gerührt
und auf eine Bahnbildungsvorrichtung wie eine poröse, sich
bewegende Straße
oder eine andere Vorrichtung mit einem Sieb oder einem porösen Träger, auf
dem die Zusammensetzung abgeschieden wird, übertragen (z.B. gepumpt), wobei
das wässrige
Medium durch den Träger
(z.B. durch ein Vakuum) entfernt wird. Nachdem das wässrige Medium
durch den Träger
abgezogen ist, kann es zurückgeführt werden.
Die Zusammensetzung wird dann typischerweise zum weiteren Trocknen
zu einer Heizvorrichtung transportiert, bevor sie komprimiert und
typischerweise auf einer Rolle aufgenommen wird, wodurch eine Vliesbahn
erzeugt wird. Gegebenenfalls können
vor dem Trockenschritt Beschichtungen auf die Bahn aufgetragen werden,
d.h., dass die Bahn als Glasgegenstand behandelt werden kann, der
weiterhin mit einer oben beschriebenen harzförmigen Beschichtung versehen
werden kann.
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Eine
weitere Verwendung für
diese Erfindung besteht in der Herstellung von nass abgelegten Dichtungs-
und Filtrationsmaterialien. Die Herstellung von nass abgelegten
Faserglas-Dichtungs- und Filtrationsmedien umfasst beispielsweise
die Herstellung einer Aufschlämmung
aus gehäckseltem
Faserglas, das in einer Flüssigkeit, üblicherweise
Wasser, suspendiert ist, und dann das Abziehen der flüssigen Phase
der Aufschlämmung,
während
sie sich in einer Art Form oder Pressform befindet. Wenn die Flüssigkeit
abgezogen ist, ist das suspendierte Faserglas gleichmäßig auf
der Form oder Pressform abgeschieden, wodurch eine nass abgelegte
Faserglasbahn erhalten wird. Die nass abgelegte Faserglasbahn wird
dann mit Harzen, oft Polyurethanen, Silicon, oder warmgehärteten Harzen
wie Harnstoff-Formaldehyd, Melamin-Formaldehyd, Phenol-Formaldehyd oder
Polyvinylacetatharz oder Mischungen davon beschichtet oder verklebt.
Das verklebte Faserglas kann dann weiterverarbeitet werden, wodurch
das fertige Dichtungs- oder Filtermedium erhalten wird. Durch die
Verwendung der vorliegenden Erfindung wird die Gleichmäßigkeit
der Faserglasdispersion in der Aufschlämmung verbessert. Je besser
die Faserglasdispersion ist, desto gleichmäßiger ist die nass abgelegte
Bahn und somit ist die Qualität
des Endprodukts umso höher,
weil eine gleichmäßige Faserglasbahn hochgradig
wünschenswert
ist. Darüber
hinaus helfen die vorliegenden Additive bei der Suspendierung des Faserglases
in der Aufschlämmung,
wodurch der Betrag des Scherens, der zur Verarbeitung der Aufschlämmung erforderlich
ist, vermindert wird und auch die Handhabungseigenschaften der Faserglas-Aufschlämmung verbessert
werden. Die vorliegenden Additive erhöhen auch die Haftung der Harze
am Faserglas, wodurch das Dichtungs- oder Filterprodukt verbessert
wird. Es wird auch angenommen, dass eine verbesserte Haftung vom
verbesserten Eindringen des Harzes in die Faserglasfibrillen resultiert.
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Eine
weitere Verwendung für
diese Erfindung besteht in der Herstellung von zementartigen Baustoffen,
zum Beispiel einer mit Faserglas verstärkten Gipsplatte. Bei einigen
Gipsplatten wie feuerbeständigen Produkten
und solchen mit dünnem
Kern ist Faserglas, typischerweise 1% oder weniger, bezogen auf
das Gewicht der Platte, zur Formulierung hinzugefügt. Das Faserglas
erhöht
die Festigkeit, ohne die Brennbarkeit zu erhöhen. Die Herstellung einer
faserglasverstärkten
Gipsplatte umfasst die Herstellung einer Aufschlämmung von gehäckseltem
Faserglas, die in einer Gips (Calciumsulfatdihydrat)-Wasser-Mischung
suspendiert wird. Andere Komponenten der Gipsmischung können Wachsemulsionen,
andere Füllstoffe
wie Vermiculit und Siloxane sein. Die faserglashaltige Gipsmischung
wird dann aus Bahnen aus Kraftpapier aufgetragen, zur zweckmäßigen Form
geformt und durch Erwärmen
und Austreiben des Wassers gehärtet,
wodurch das Endprodukt erzeugt wird. Die vorliegenden Additive können direkt
zur Gips-Wasser-Mischung
oder zu Wachsemulsionen gegeben werden. Alternativ kann das Faserglas
mit den vorliegenden Additiven vorbehandelt und dann zur Herstellung
einer faserglasverstärkten
Gipsplatte verwendet werden. Die Faserglas-Vorbehandlung kann bewirkt
werden, indem eine Aufschlämmung
von gehäckseltem
Faserglas in Wasser, das die Dispersionsadditive enthält, angefertigt
wird. Das mit Additiven versehene Wasser wird dann entfernt, wodurch
das behandelte Faserglas übrig
bleibt. Das mit Additiven versehene Wasser kann zur Behandlung von
frischem gehäckseltem Faserglas
wiederverwendet werden. Alternativ kann das Faserglas behandelt
werden, indem es in ein Bad, das Wasser und die vorliegenden Additive
enthält,
getaucht oder durch dieses gezogen wird. Das behandelte Faserglas
kann dann auf dieselbe Weise, in der unbehandeltes Faserglas bei
dieser Gipsplatten-Anwendung verwendet wird, gegebenenfalls einschließlich einer
erneuten Aufschlämmung
in Wasser, sowie in anderen Anwendungen eingesetzt werden. Die Verwendung
der vorliegenden Additive in dieser Gipsplatten-Anwendung erhöht die Dispersion
und Suspension des Faserglases im Gipsmaterial. Je besser die Faserglas-Dispersion
ist, desto besser sind gewöhnlich
die Festigkeit und Qualität
des Endprodukts, weil eine homogene Faserglasdispersion in der Gipsplatte
hochgradig wünschenswert
ist.
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Diese
Erfindung kann auch in einem Faserglas-Isoliermaterial verwendet
werden. Die Herstellung einer Faserglas-Isolierwattierung umfasst
das Beschichten von gesponnenem Faserglas mit einem Harnstoff-Formaldehyd,
Melamin-Formaldehyd, Phenol-Formaldehyd, Acryl-Duroplast oder Polyvinyl acetat-Harz oder
Mischungen davon. Die Harzbeschichtung erhält während der Herstellung, dem
Versand und der Endbenutzung die Form der Faserglas-Isolation. Bei der
Herstellung, dem Versand und der Montage kann das Harz abbröckeln und/oder
vom Faserglas abreißen,
wodurch die Qualität
der Isolierung nachteilig beeinflusst wird. Durch die Verwendung
der vorliegenden Additive wird die Haftung der Harze am Faserglas
erhöht,
wodurch das beschichtete Faserglasprodukt verbessert wird. Eine
verbesserte Haftung ist auch die Folge des verbesserten Eindringens
des Harzes in die Faserglasfibrillen. Darüber hinaus können Hersteller
von Faserglas-Isolation durch die Anwendung dieser Erfindung dazu
befähigt
werden, weniger Harz zu verwenden, als gegenwärtig verwendet wird, wodurch
sie sich die erhöhte
Haftung zur Verminderung von Materialkosten zunutze machen. Bei
der Verwendung für
Faserglas-Isolationsanwendungen kann das gesponnene Faserglas in
ein klebstoffhaltiges Wasserbad getaucht oder durch dieses gezogen
werden. Das behandelte Faserglas kann dann auf die übliche Weise
verarbeitet werden. Alternativ kann der Klebstoff zum Harzsystem
gegeben werden, das zum Kleben des gesponnenen Faserglases verwendet
wird. In diesem Fall wird das Haftadditiv in solchen Anteilen zum
Harzsystem gegeben, dass etwa 1 Gew.-% aktives Additiv in das endgültige Harz
eingebracht werden.
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Diese
Erfindung findet auch bei der Herstellung von Dachschindeln und
anderen Dachwerkstoffen Verwendung. Bei der Herstellung von Dachschindeln
wird eine Faserglasbahn typischerweise aus gehäckseltem, gesponnenem oder
strangförmigem
Faserglas hergestellt. Die Bahn kann hergestellt werden, indem eine
vorhandene Faserglasbahn verwendet und mit einem Harnstoff-Formaldehyd-, Melamin-Formaldehyd-,
Phenol-Formaldehyd- oder Polyvinylacetatharz oder Mischungen davon
beschichtet wird. Alternativ kann das Faserglas mit einem Harnstoff-Formaldehyd-,
Melamin-Formaldehyd-, Phenol-Formaldehyd-
oder Polyvinylacetatharz oder Mischungen davon vermischt werden,
wonach die Harz/Faserglas-Mischung als Bahn gegossen wird, die zur
Weiterverwendung bereit ist. Die Bahn kann dann weiterverarbeitet
werden, um die fertigen Asphalt-Dachschindeln oder den aufgerollten
Dachwerkstoff herzustellen. Die Weiterverarbeitung kann das Härten des
Faserglases mit Wärme,
die Zugabe von Asphalt, Aggregat und anderen Additiven zur Bahn
einschließen,
aus denen schließlich
das Endprodukt besteht. Der Asphalt kann mit oder ohne die Verwendung
von zusätzlichem
Harz zugegeben werden. Die Faserglasbahn wird verwendet, um dem
Produkt zusätzliche
Festigkeit zu verleihen. Das Einschließen der erfundenen Verbindung
erhöht
die Festigkeit der resultierenden Faserglasbahn, wodurch das Endprodukt
verbessert wird. Es wird angenommen, dass die Erhöhung der
Festigkeit aus der verstärkten
Haftung der Harze am Faserglas und aus dem verbesserten Eindringen
des Harzes in ungebündelte
Faserglas-Fibrillen resultiert.
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Bei
der Herstellung von faserglashaltigen Dachwerkstoffen kann das Faserglas
in das additivhaltige Wasserbad getaucht oder durch dieses gezogen
werden. Das behandelte Faserglas kann dann auf die übliche Weise
verarbeitet werden. Alternativ kann das Additiv zum Harzsystem gegeben
werden, um das Dachwerkstoffprodukt zu binden. Das Haftadditiv wird
in solchen Anteilen zum Harzsystem gegeben, dass 1 Gew.-% aktives
Additiv in das fertige Harz eingebracht werden. Die behandelte Bahn
wird dann weiterverarbeitet, um die fertigen Asphalt-Dachschindeln
oder den fertigen gerollten Dachwerkstoff herzustellen.
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Weitere
Informationen zu Faserglasbahnen, dem Verfahren zur Herstellung
davon und ihre Verwendungen finden sich in US-A-6,084,021.
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Beispiele 1–11: Suspension
von Faserglas
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Beispiel 1:
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5
g 2-Acrylamido-2-methylpropansulfonsäure und 44,5 g Leitungswasser
werden in ein Glasgefäß von 60
ml (2 ounce) mit Schraubverschluss gegeben. Die Lösung wird
von Hand gemischt, wodurch sich eine klare, farblose Lösung bildet.
Zu dieser Lösung
werden 0,5 g gehäckseltes
Faserglas gegeben. Das gehäckselte
Faserglas und die wässrige
Lösung
werden 1 min lang von Hand geschüttelt.
Das Faserglas dispergierte und suspendierte sofort.
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Beispiel 2:
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Das
in Beispiel 1 aufgeführte
Verfahren wird mit der Ausnahme wiederholt, dass destilliertes Wasser statt
Leitungswasser verwendet wird. Das Faserglas dispergierte und suspendierte
sofort.
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Beispiel 3:
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5
g para-Toluolsulfonsäure
und 44,5 g deionisiertes Wasser werden in ein Glasgefäß von 60
ml (2 ounce) mit Schraubverschluss gegeben. Die Lösung wird
von Hand gemischt, wodurch sich eine klare, farblose Lösung bildet.
Zu dieser Lösung
werden 0,5 g gehäckseltes
Faserglas gegeben. Das gehäckselte
Faserglas und die wässrige
Lösung
werden 1 min lang von Hand geschüttelt.
Das Faserglas wird 5 min lang dispergiert und suspendiert (d.h.,
dass die einzelnen Fibrillen innerhalb der Faserglasbündel zwar
nicht sofort, aber doch innerhalb der 5 min getrennt und dispergiert
werden).
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Beispiel 4:
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5
g konzentrierte Schwefelsäure
mit einer Aktivität
von 98% und 44,5 g Leitungswasser werden in ein Glasgefäß von 60
ml (2 ounce) mit Schraubverschluss gegeben. Die Lösung wird
von Hand gemischt, wodurch sich eine klare, farblose Lösung bildet.
Zu dieser Lösung
werden 0,5 g gehäckseltes
Faserglas gegeben. Das gehäckselte
Faserglas und die wässrige
Lösung
werden 1 min lang von Hand geschüttelt.
Das Faserglas wird sofort dispergiert und suspendiert, setzt sich
aber nach einem 8-stündigen
Stehen ab.
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Beispiel 5:
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5
g 2-Acrylamido-2-methylpropansulfonsäurenatriumsalz und 44,5 g Leitungswasser
werden in ein Glasgefäß von 60
ml (2 ounce) mit Schraubverschluss gegeben. Die Lösung wird
von Hand gemischt, wodurch sich eine klare, farblose Lösung bildet.
Zu dieser Lösung
werden 0,5 g gehäckseltes
Faserglas gegeben. Das gehäckselte
Faserglas und die wässrige
Lösung
werden 1 min lang von Hand geschüttelt.
Das Faserglas ist in einem Zeitraum von 24 h vollständig dispergiert
und suspendiert.
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Beispiel 6:
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5
g 2-Acrylamido-2-methylpropansulfonsäureammoniumsalz und 44,5 g
Leitungswasser werden in ein Glasgefäß von 60 ml (2 ounce) mit Schraubverschluss
gegeben. Die Lösung
wird von Hand gemischt, wodurch sich eine klare, farblose Lösung bildet.
Zu dieser Lösung
werden 0,5 g gehäckseltes
Faserglas gegeben. Das gehäckselte
Faserglas und die wässrige
Lösung
werden 1 min lang von Hand geschüttelt.
Das Faserglas ist in einem Zeitraum von 24 h vollständig dispergiert
und suspendiert.
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Beispiel 7:
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5
g 2-Acrylamido-2-methylpropansulfonsäure und 44,5 g Leitungswasser
werden in ein Glasgefäß von 60
ml (2 ounce) mit Schraubverschluss gegeben. Die Lösung wird
von Hand gemischt, wodurch sich eine klare, farblose Lösung bildet.
Zu dieser Lösung
werden 0,5 g gehäckseltes
Faserglas gegeben. Das gehäckselte
Faserglas und die wässrige
Lösung
werden 1 min lang von Hand geschüttelt.
Dann wird die wässrige
Lösung vom
behandelten Faserglas abdekantiert. Zur dekantierten wässrigen
Lösung
werden 0,5 g frisches gehäckseltes
Faserglas gegeben. Das gehäckselte
Faserglas und die abdekantierte wässrige Lösung werden 1 min lang von
Hand geschüttelt.
Das Faserglas wird sofort dispergiert und suspendiert.
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Beispiel 8:
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7
g einer wässrigen
Lösung
von Methansulfonsäure
mit einer Aktivität
von 70% und 44,5 g Leitungswasser werden in ein Glasgefäß von 60
ml (2 ounce) mit Schraubverschluss gegeben. Die Lösung wird
von Hand gemischt, wodurch sich eine klare, farblose Lösung bildet.
Zu dieser Lösung
werden 0,5 g gehäckseltes Faserglas
gegeben. Das gehäckselte
Faserglas und die wässrige
Lösung
werden 1 min lang von Hand geschüttelt.
Das Faserglas wird 5 h lang dispergiert und suspendiert und beginnt
nach 3 Tagen, sich abzusetzen.
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Beispiel 9:
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1
g 2-Acrylamido-2-methylpropansulfonsäure und 48,5 g Leitungswasser
werden in ein Glasgefäß von 60
ml (2 ounce) mit Schraubverschluss gegeben. Die Lösung wird
von Hand gemischt, wodurch sich eine klare, farblose Lösung bildet.
Zu dieser Lösung
werden 0,5 g gehäckseltes
Faserglas gegeben. Das gehäckselte
Faserglas und die wässrige
Lösung
werden 1 min lang von Hand geschüttelt.
Das Faserglas wird sofort dispergiert und suspendiert.
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Beispiel 10:
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2,5
g 2-Acrylamido-2-methylpropansulfonsäure, 2,5 g 2-Acrylamido-2-methylpropansulfonsäurenatriumsalz
und 44,5 g Leitungswasser werden in ein Glasgefäß von 60 ml (2 ounce) mit Schraubverschluss
gegeben. Die resultierende gepufferte Lösung wird von Hand gemischt,
wodurch sich eine klare, farblose Lösung bildet. Zu dieser Lösung werden
0,5 g gehäckseltes
Faserglas gegeben. Das gehäckselte
Faserglas und die wässrige
Lösung
werden 1 min lang von Hand geschüttelt.
Das Faserglas wird sofort dispergiert und suspendiert.
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Beispiel 11:
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5
g 2-Acrylamido-2-methylpropansulfonsäure-Homopolymer und 48,5 g
Leitungswasser werden in ein Glasgefäß von 60 ml (2 ounce) mit Schraubverschluss
gegeben. Die Lösung
wird von Hand gemischt, wodurch sich eine klare, farblose Lösung bildet.
Zu dieser Lösung
werden 0,5 g gehäckseltes Faserglas
gegeben. Das gehäckselte
Faserglas und die wässrige
Lösung
werden 1 min lang von Hand geschüttelt.
Das Faserglas wird sofort suspendiert.
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Faserglas-Dispersion
- Die Tests der Faserglas-Dispersion/Suspension werden durchgeführt, indem 1%
Faserglas zu einer das Suspensionshilfsmittel enthaltenden wässrigen
Lösung
gegeben wird. Zu Beginn werden die Benetzungsmerkmale notiert, beispielsweise,
ob das Glas auf dem Wasser schwimmt oder schnell benetzt wird (wobei
ein anfängliches
Benetzen erwünscht
ist). Als Nächstes
wird die aus dem Glas und dem Wasser bestehende Probe 1 min lang
von Hand geschüttelt
und stehen gelassen. Mit diesem Test wird geprüft, ob das Glas in einzelne
Fasern aufgetrennt wird und ob die Fasern suspendiert werden oder
nicht. Beide Eigenschaften sind mit bloßem Auge sichtbar.
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Die
Testergebnisse zeigen, dass saure Additive eine gute Dispersion
und Suspension ergeben. Von den sauren Additiven ergaben Sulfonsäurederivate
ein besseres Verhalten. Von den Sulfonsäurederivaten ergaben 2-Acrylamido-2-methylpropansulfonsäure-Derivate
ein besseres Verhalten. Von den 2-Acrylamido-2-methylpropansulfonsäure-Derivaten
ergab 2-Acrylamido-2-methylpropansulfonsäure das
beste Ergebnis hinsichtlich der Dispersion und Suspension von Faserglas.
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Beispiele 12–14: Klebstoffsysteme
-
Beispiel 12:
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1
g 2-Acrylamido-2-methylpropansulfonsäure wird unter Mischen zu 9
g eines vollständig
formulierten Polyvinylacetat-Harzemulsionsprodukts (CustomBond MPA-11TM, hergestellt von CP Adhesives) gegeben. Zum
behandelten Harz werden 40 g gehäckseltes
Faserglas gegeben. Die resultierende Harz/Faserglas-Mischung ist
ein System mit guten Eigenschaften der Haftung an Glas.
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Beispiel 13:
-
1
g 2-Acrylamido-2-methylpropansulfonsäurenatriumsalz wird unter Mischen
zu 99 g eines vollständig formulierten
Polyvinylacetat-Harzemulsionsprodukts (TitebondTM, hergestellt von
Franklin International) gegeben. Die resultierende Mischung ist
ein Klebstoff mit guten Eigenschaften der Haftung an Glas.
-
Beispiel 14:
-
1
g 2-Acrylamido-2-methylpropansulfonsäurenatriumsalz wird unter Mischen
zu 99 g eines Harnstoff-Formaldehyd-Harzemulsionsprodukts (hergestellt
von Dynea) gegeben. Die resultierende Mischung ist ein Klebstoff
mit guten Eigenschaften der Haftung an Glas.
-
Die
Tests von mehreren der oben beschriebenen Zusammensetzungen erfolgen
mittels der folgenden Testverfahren:
-
Beispiele 15–22 – Haftung
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Haftvermittlung
- Die Haftleistung eines Films aus Polyvinylacetat-Harz oder Harnstoff-Formaldehyd-Harz
an Glas wird mittels ASTM D-3359, Verfahren A und B, untersucht.
Die Verfahren umfassten das Auftragen einer dünnen Schicht einer wässrigen
Polymerlösung
auf eine Glasplatte, gefolgt vom Trocknen des Polymers, wodurch
ein Film erhalten wurde. Eine Bewertung von 5 ist das höchstmögliche Ergebnis
für die Haftung,
und 0 ist das schlechtestmögliche
Ergebnis. Die Ergebnisse zeigen, dass die Zugabe von 1 Gew.-% 2-Acrylamido-2-methylpropansulfonsäure-Derivaten
zur wässrigen
Polymerlösung
zu einer verbesserten Haftung des Harzes an der Glasplatte führt.
-
-
Beispiele 23–30 – Härte von
Harzfilmen
-
Härte von
Harzfilmen – Die
Filmhärte
eines Films aus Polyvinylacetat-Harz oder Harnstoff-Formaldehyd
wird mittels des Tests ASTM D-3363 untersucht. Die bei diesem Test
verwendete Härteskala
ist von der weichsten bis zur härtesten
Beschichtung wie folgt: 6B, 5B, 4B, 3B, 2B, B, HB, F, H, 2H, 3H,
4H, 5H, 6H, 7H, 8H, 9H. Die Ergebnisse zeigen, dass die Zugabe von
0,25 bis 1 Gew.-% 2-Acrylamido-2-methylpropansulfonsäure-Derivaten
zur wässrigen
Polymerlösung
zu einer verbesserten Härte
des an der Glasplatte haftenden Harzes führt.
-
-
Beispiele 31–37 – Fasersuspension,
Bahnbildung und Festigkeit
-
Beispiel 31:
-
Zu
1700 l Leitungswasser werden ohne spezielle Reihenfolge 150 ml Foam
BlasterTM 381 (ein kommerziell erhältliches
Schaumverhinderungsmittel), 250 ml einer wässrigen Lösung mit 50 Gew.-% 2-Acrylamido-2-methylpropansulfonsäurenatriumsalz,
die auf einen pH-Wert von 7 eingestellt war, 0,18 kg eines kommerziellen
Polyvinylalkohol-Bindemittels und 500 ml eines kommerziellen Viskositätsreglers
gegeben. Die obige Mischung wird mittels einer Umwälzpumpe
oder eines Blattmischers gemischt, um die Homogenität zu gewährleisten.
Der pH-Wert dieser resultierenden Lösung beträgt 7. Zur obigen Mischung werden
1,63 kg Glasfasern "M" von PPG mit einer
Länge von
1,27 cm gegeben. Die resultierende Lösung/Faserglasmischung weist gute
Faserdispersionseigenschaften auf.
-
Beispiel 32:
-
Beispiel
31 wird wiederholt, wobei ähnliche
Glasfasern von Johns Manville verwendet werden. Die resultierende
Lösung/Faserglasmischung
weist gute Dispersionseigenschaften auf.
-
Beispiel 33:
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Beispiel
31 wird mit der Ausnahme wiederholt, dass 75 ml der wässrigen
Lösung
mit 50 Gew.-% 2-Acrylamido-2-methylpropansulfonsäurenatriumsalz zusammen mit
1,63 kg Faserglas "DE" von Owens Corning
mit einer Länge
von 0,635 cm verwendet werden. Die resultierende Lösung/Faserglasmischung
weist gute Faserdispersionseigenschaften auf.
-
Beispiel 34:
-
Beispiel
33 wird wiederholt, wobei 0,41 kg "DE"-Faserglas
von Owens Corning mit einer Länge
von 0,635 cm und 1,22 kg eines "Microglass" von Lauscha verwendet
werden.
-
Beispiel 35:
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Beispiel
31 wird mit der Ausnahme wiederholt, dass die Mischung mit Natriumhydroxid
auf einen Lösungs-pH-Wert
von 10 eingestellt wird, bevor 1,63 kg "M"-Glas
von PPG mit einer Länge
von 1,27 cm zugegeben werden. Die resultierende Lösung/Faserglasmischung
weist gute Faserdispersionseigenschaften auf.
-
Beispiel 36:
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Beispiel
35 wird wiederholt, wobei 1,63 kg "M"-Glas
von Johns Manville mit einer Länge
von 1,27 cm verwendet werden. Die resultierende Lösung/Faserglasmischung
weist gute Faserdispersionseigenschaften auf.
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Beispiel 37:
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Beispiel
33 wird wiederholt, wobei der pH-Wert aber auf einen Wert von 2
eingestellt wird, indem 38 Gew.-% wässrige Salzsäure zugegeben
werden, bevor 0,41 kg "DE"-Faserglas von Owens
Corning mit einer Länge
von 0,635 cm und 1,22 kg "Microglass" von Lauscha zugegeben
werden. Die resultierende Lösung/Faserglasmischung
weist gute Faserdispersionseigenschaften auf.
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Bestimmte
der Materialien aus den Beispielen 31–37 werden zur Herstellung
nass abgelegter Faserglasbahnen verwendet. Die Bahnen werden in
kommerziellen Vorrichtungen hergestellt, indem das dispergierte
Faserglas zu einer bahnbildenden Anlage gepumpt wird, wo die Fasern
sich auf einem sich bewegenden Siebträger abscheiden, wenn das Wasser
(das einen Hauptteil des Polyvinylalkohol-Bindemittels und anderer Additive
enthält)
mittels Vakuum durch das Gewebe gesogen wird. Die Bahn wird dann
zu einer Heizvorrichtung transportiert, bevor sie auf einer Rolle
aufgenommen wird.
-
Tabelle
der Testergebnisse
a -
Hinweise:
-
- a. Alle Festigkeitsergebnisse sind auf eine Bahn von 50
g/m2 normalisiert. MD = Maschinenrichtung;
TD = Querrichtung.
- b. Aufgrund einer relativ schlechten Bahnfestigkeit wurde keine
Rolle hergestellt oder getestet.
- c. Die Bahn mit einer relativ schlechten Qualität wurde
nicht getestet; dies scheint aus einer relativ schlechteren Dispersion
zu resultieren.
-
Es
wird angenommen, dass die guten Festigkeitsergebnisse für die Faserglasmatten
aus der guten Faserdispersion, guten Haftungseigenschaften der Fasern
und des Harzes/Bindemittels oder einer Kombination davon resultieren.
-
Es
ist bekannt, dass einige der oben beschriebenen Materialien in einer
fertigen Formulierung wechselwirken können, so dass die Komponenten
in der fertigen Formulierung von denjenigen, die zu Beginn zugegeben
wurden, verschieden sein können.
Zum Beispiel können
Metallionen (z.B. ein Dispergiermittel) zu anderen sauren Stellen
anderer Moleküle
wandern. Die dadurch gebildeten Produkte einschließlich der
Produkte, die gebildet werden, wenn die Zusammensetzung der vorliegenden
Erfindung verwendet wird, sind dennoch wie alle solchen Modifikationen
und Reaktionsprodukte in den Rahmen der vorliegenden Erfindung eingeschlossen,
wobei die vorliegende Erfindung die Zusammensetzung einschließt, die
durch das Zusammenmischen der oben beschriebenen Komponenten erhalten
wird.
