EP3387031A1 - Process for preparing an aqueous polymer dispersion - Google Patents

Process for preparing an aqueous polymer dispersion

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EP3387031A1
EP3387031A1 EP16801986.7A EP16801986A EP3387031A1 EP 3387031 A1 EP3387031 A1 EP 3387031A1 EP 16801986 A EP16801986 A EP 16801986A EP 3387031 A1 EP3387031 A1 EP 3387031A1
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EP
European Patent Office
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aqueous
monomers
polymer
polymerization
weight
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP16801986.7A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Lucia JIMENEZ GARCIA
Carmen-Elena Cimpeanu
Marcus SEIBERT
Hermann Seyffer
Dirk Lawrenz
Juergen Blaul
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BASF SE
Original Assignee
BASF SE
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Filing date
Publication date
Application filed by BASF SE filed Critical BASF SE
Publication of EP3387031A1 publication Critical patent/EP3387031A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • C08L33/06Homopolymers or copolymers of esters of esters containing only carbon, hydrogen and oxygen, which oxygen atoms are present only as part of the carboxyl radical
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    • C08F220/32Esters containing oxygen in addition to the carboxy oxygen containing epoxy radicals
    • C08F220/325Esters containing oxygen in addition to the carboxy oxygen containing epoxy radicals containing glycidyl radical, e.g. glycidyl (meth)acrylate
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    • C08J5/00Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
    • C08J5/12Bonding of a preformed macromolecular material to the same or other solid material such as metal, glass, leather, e.g. using adhesives

Definitions

  • the present invention is a process for the preparation of an aqueous dispersion of a polymer P (aqueous polymer P dispersion) by free-radically initiated aqueous emulsion polymerization, which is characterized in that the polymerization of
  • Total monomer in the presence of> 25 and ⁇ 120 wt .-% of at least one lignin compound L, based on the total amount of monomers, takes place, and
  • the monomers B no ethylenically unsaturated C3 to C6 monocarboxylic and / or C 4 - to comprise C6-dicarboxylic acids and their salts and anhydrides or monoethylenically unsaturated compounds having at least one silicon-containing group, a hydroxyalkyl group or a carbonyl group.
  • the present invention furthermore relates to the aqueous polymer P dispersions themselves obtainable by the process according to the invention, their use in processes for the production of moldings and the moldings themselves.
  • aqueous binders for the production of fiber webs, in particular glass fiber webs, known.
  • the binders contain a polycarboxylic acid having at least two carboxylic acid groups and optionally also anhydride groups and a polyol. These binders require a phosphorus-containing reaction accelerator to achieve sufficient strengths of the glass fiber webs. It should be noted that the presence of such
  • Reaction accelerator can be dispensed only when a reactive polyol is used.
  • highly reactive polyols ⁇ -hydroxyalkylamides are mentioned.
  • EP-A-651088 describes corresponding binders for cellulose fiber substrates. These binders necessarily contain a phosphorus-containing reaction accelerator.
  • EP-A-672920 describes formaldehyde-free binding, impregnating or coating compositions which comprise a polymer which is composed of 2 to 100% by weight of an ethylenically unsaturated acid or an acid anhydride as comonomer and comprises at least one polyol.
  • the polyols are substituted triazine, triazinetrione, benzene or cyclohexyl derivatives, the polyol radicals always being in the 1, 3,5-position of the mentioned rings.
  • DE-A-2214450 describes a copolymer which is composed of 80 to 99% by weight of ethylene and 1 to 20% by weight of maleic anhydride.
  • the copolymer is used, together with a crosslinking agent, in powder form or in dispersion in an aqueous medium for surface coating.
  • a crosslinking agent an amino group-containing polyhydric alcohol is used.
  • it must be heated up to 300 ° C.
  • thermosetting, heat-resistant binder Use of a thermosetting, heat-resistant binder known.
  • the binder is free from formaldehyde and is obtained by mixing a
  • the crosslinker is a ⁇ -hydroxyalkylamide or a polymer or copolymer thereof.
  • the polymer which can be crosslinked with the ⁇ -hydroxyalkylamide is, for example, composed of unsaturated mono- or dicarboxylic acids, salts unsaturated mono- or dicarboxylic acids or unsaturated anhydrides.
  • Self-curing polymers are obtained by copolymerization of the ⁇ -hydroxyalkylamides with
  • Binder compositions contain a phosphorus-containing reaction accelerator.
  • a formaldehyde-free binder for the production of moldings, which in addition to an alkanolamine having at least two OH groups, a polymer 1, which ⁇ 5 wt .-% and another polymer 2, which is a 15 wt .-% of an ⁇ , ⁇ - ethylenically unsaturated mono- or dicarboxylic acid in polymerized form.
  • WO 10/34645 discloses aqueous binder systems for granular and / or fibrous substrates which contain, as active constituents, a polymer 1 containing ⁇ 5.5% by weight and 20 20% by weight of an ⁇ , ⁇ -ethylenically unsaturated mono- or
  • Dicarboxylic acid in copolymerized form a polymer 2 containing ä 40 wt .-% of an ⁇ , ⁇ -ethylenically unsaturated mono- or dicarboxylic acid in copolymerized form and a polyol compound having at least two hydroxyl groups.
  • substrates which contain a salt compound in addition to a carboxylic acid group-containing polymer and a polyol compound essential.
  • Binder liquors have an advantageous effect on the wet tensile strength and the breaking strength at 180 ° C of the bonded fiber webs.
  • EP-A 2502944 discloses aqueous binders for granular and / or fibrous substrates which contain as essential components a polymeric polycarboxylic acid, a nitrogen-free polyol compound having at least two hydroxyl groups and a hydroxy group-free organic nitrogen compound having a pKa value ⁇ 7.
  • US-A 2009/170978 discloses binder systems based on a mixture of polysaccharides, vegetable proteins or lignin derivatives with a
  • Emulsion polymer containing 5 to 40 wt .-% of an ethylenically unsaturated Contains carboxylic acid in copolymerized form.
  • the polysaccharides and plant proteins are advantageously used as non-dissolved particulate systems. details
  • EP-A 2199320 discloses binder systems based on
  • the binders may additionally contain lignin or lignin sulfonate.
  • WO 2013/120752 discloses aqueous binder compositions which in addition to a lignin compound also contain a dispersion polymer, wherein the
  • Ligning compound L are polymerized.
  • Concentration can be adjusted to a desired value or other customary additives, such as, for example, bactericidal, foaming or viscosity-modifying additives, can be added to the resulting aqueous polymer P dispersions.
  • customary additives such as, for example, bactericidal, foaming or viscosity-modifying additives
  • monomers A it is possible to use all monoethylenically unsaturated compounds having at least one epoxy group and / or one N-methylol group and / or compounds which have at least two nonconjugated ethylenically unsaturated groups.
  • monomers A which have at least one epoxy group
  • vinyloxirane, allyloxirane, glycidyl acrylate and / or glycidyl methacrylate may be mentioned, with glycidyl acrylate and / or glycidyl methacrylate being particularly preferred.
  • suitable monomers A are all monoethylenically unsaturated compounds which have at least one N-methylol group, for example N-methylolamide compounds based on ⁇ , ⁇ -monoethylenically unsaturated C3- to C6-mono- or dicarboxylic acid amides, in particular N-methylolacrylamide and N-methylolmethacrylamide.
  • the monomers A further include compounds which are at least two
  • nonconjugated ethylenically unsaturated groups such as vinyl, vinylidene or
  • alkenyl groups Particularly advantageous are the diesters of dihydric alcohols with ⁇ , ⁇ -monoethylenically unsaturated monocarboxylic acids, among which acrylic and methacrylic acid are preferred.
  • Examples of such two non-conjugated ethylenically unsaturated double bonds monomers are alkylene glycol diacrylates and dimethacrylates, such as ethylene glycol diacrylate, 1,2-propylene glycol diacrylate, 1,3-propylene glycol diacrylate, 1,3-butylene glycol diacrylate, 1,4-butylene glycol diacrylate and
  • Cyclopentadienyl acrylate, triallyl cyanurate or triallyl isocyanurate Particularly preferred are 1, 4-butylene glycol diacrylate, allyl methacrylate and / or divinylbenzene, wherein
  • Divinylbenzene in the context of this document 1, 2-divinylbenzene, 1, 3-divinylbenzene and / or 1, 4-divinylbenzene to be understood.
  • the monomer A is selected from the group comprising N-methylolacrylamide, N-methylolmethacrylamide, glycidyl acrylate, glycidyl methacrylate, 1, 4-butylene glycol diacrylate, allyl methacrylate and / or divinylbenzene.
  • monomers B can all differing from the monomers A ethylenically unsaturated compounds are used, wherein the monomers B, however, no ethylenically unsaturated C3 to C6 monocarboxylic and / or C 4 - to C6-dicarboxylic acids and their salts and anhydrides or monoethylenically unsaturated Compounds having at least one silicon-containing group, a hydroxyalkyl group or a carbonyl group to include.
  • the monomers B are selected in type and amount such that a polymer composed solely of these ethylenically unsaturated compounds in copolymerized form would have a glass transition temperature in the range> 0 and> 50 ° C.
  • the monomers B are selected from the group consisting of conjugated aliphatic C 4 - to Cg-dienes, esters of vinyl alcohol and a C to C10 monocarboxylic acid, Cr to Cio-alkyl acrylates, Cr to Cio-alkyl methacrylates, ethylenically unsaturated C3 bis C6-Monocarbon Aciditrile ethylenically unsaturated C 4 - to C6 Dicarbon Acid, C5 to Cio-cycloalkyl acrylates and methacrylates, C to C 10 dialkyl maleates, and C to Cio-dialkyl fumarates and vinyl aromatic monomers.
  • C 1 - to C 10 -alkyl groups are understood as meaning linear or branched alkyl radicals having 1 to 10 carbon atoms, for example methyl, ethyl, n-propyl, isopropyl, n-butyl, sec-butyl, isobutyl, tert. Butyl, n-pentyl, iso-pentyl, tert-pentyl n-hexyl, 2-ethylhexyl, n-nonyl or n-decyl be understood.
  • C 5 - to C 10 -cycloalkyl groups are preferably to be understood as meaning cyclopentyl or cyclohexyl groups
  • Examples of monomers B are, in particular, 1,3-butadiene, isoprene, vinyl acetate,
  • Methacrylonitrile, malononitrile and / or fumaronitrile Methacrylonitrile, malononitrile and / or fumaronitrile.
  • the monomers B are advantageously selected from the group comprising 2-ethylhexyl acrylate, n-butyl acrylate, acrylonitrile, 1,4-butadiene, ethyl acrylate, vinyl acetate,
  • Methyl methacrylate, styrene and / or tert-butyl methacrylate Methyl methacrylate, styrene and / or tert-butyl methacrylate.
  • the monomers B are selected in type and amount such that one of these ethylenically unsaturated monomers in
  • copolymerized form polymer would have a glass transition temperature in the range ä 0 and -i 50 ° C and preferably> 5 and ⁇ 30 ° C.
  • glass transition temperature Tg in the context of this document the limit value of the glass transition temperature is meant, to which these according to G. Kanig (colloid journal &
  • Tg is determined in the context of this document by the DSC method
  • the monomers B no ethylenically unsaturated C3 to C6 monocarboxylic and / or C 4 - to comprise up to C6-dicarboxylic acids and their salts and anhydrides or monoethylenically unsaturated compounds having at least one silicon-containing group, a hydroxyalkyl group or a carbonyl , such
  • the monomers A are no silicon-containing groups, hydroxyalkyl groups or carbonyl groups and
  • Carboxyl, carboxylate or anhydride groups should have.
  • Ethyl acrylate vinyl acetate, methyl methacrylate, styrene and / or tert.
  • the monomers A are mixtures of ethylenically unsaturated compounds which have at least one epoxy group, and compounds which have at least two non-conjugated ethylenically unsaturated groups or combinations of ethylenically unsaturated
  • the total amount of monomers A and B is the total amount of monomers A and B
  • Total monomer in the aqueous reaction medium before initiation of
  • Emulsion polymerization the total amount or any remaining
  • dispersing aids which keep both the monomer droplets and the polymer particles formed dispersed in the aqueous medium and thus maintain the stability of the aqueous
  • Suitable dispersing agents are both the protective colloids commonly used to carry out free-radical aqueous emulsion polymerizations and emulsifiers.
  • Suitable protective colloids are, for example, polyvinyl alcohols, polyalkylene glycols,
  • emulsifiers mixtures of protective colloids and / or emulsifiers can be used.
  • dispersants used are exclusively emulsifiers whose relative molecular weights, in contrast to the protective colloids, are usually below 1000. They may be anionic, cationic or nonionic in nature.
  • dispersants used are exclusively emulsifiers whose relative molecular weights, in contrast to the protective colloids, are usually below 1000. They may be anionic, cationic or nonionic in nature.
  • anionic emulsifiers are compatible with each other and with nonionic emulsifiers.
  • cationic emulsifiers while anionic and cationic emulsifiers are usually incompatible with each other.
  • An overview of suitable emulsifiers can be found in Houben-Weyl, Methods of Organic Chemistry, Volume XIV / 1, Macromolecular Materials, Georg-Thieme-Verlag, Stuttgart, 1961, pages 192 to 208.
  • emulsifiers are used in particular as dispersing aids.
  • Common nonionic emulsifiers are, for example, ethoxylated mono-, di- and tri-alkylphenols (EO degree: 3 to 50, alkyl radical: C 4 to C 12) and also ethoxylated fatty alcohols (EO degree: 3 to 80, alkyl radical: Cs to C36).
  • Lutensol ® A grades C12CM- fatty alcohol ethoxylates, EO units: 3 to 8
  • Lutensol ® AO-marks C13C15- oxo alcohol ethoxylates, EO units: 3 to 30
  • Lutensol ® AT-marks CieCis- fatty alcohol ethoxylates, EO units: 1 1 to 80
  • Lutensol ® ON brands C10 oxo alcohol ethoxylates, EO units: 3 to 1: 1)
  • Lutensol ® tO brands C13 oxo alcohol ethoxylates, EO units: 3 to 20
  • Typical anionic emulsifiers are e.g. Alkali metal and ammonium salts of
  • Alkyl sulfates (alkyl radical: Cs to C12), ethoxylated of sulfuric acid monoesters of alkanols (EO degree: from 4 to 30, alkyl radical: C12 to C 8) and ethoxylated alkylphenols (EO units: 3 to 50, alkyl radical: C4 to C12), of Alkylsulfonic acids (alkyl radical: C12 to Cie) and of
  • Alkylarylsulfonic acids (alkyl radical: C9 to Cis).
  • anionic emulsifiers further compounds of the general formula
  • R 1 and R 2 hydrogen atoms or C 4 - to C2 to 4 alkyl and simultaneously hydrogen atoms are not, and M 1 and M 2 alkali metal ions and / or ammonium ions have been found to be suitable.
  • R 1 and R 2 are preferably linear or branched alkyl radicals having 6 to 18 C atoms, in particular having 6, 12 and 16 C atoms or hydrogen, where R 1 and R 2 are not both simultaneously H and Atoms are.
  • M 1 and M 2 are preferably sodium, potassium or ammonium, with sodium being particularly preferred.
  • Particularly advantageous compounds (I) are those in which M 1 and M 2 are sodium, R 1 is a branched alkyl radical having 12 C atoms and R 2 is an H atom or R 1 . Often, technical
  • Suitable cationic emulsifiers are generally a primary, secondary, tertiary or quaternary C6- to Cis-alkyl, -alkylaryl or heterocyclic radical
  • Ammonium salts alkanolammonium salts, pyridinium salts, imidazolinium salts,
  • Examples include dodecylammonium acetate or the corresponding sulfate, the sulfates or acetates of the various 2- (N, N, N-trimethylammonium) ethylparaffinklaer, N-Cetylpyridiniumsulfat, N-Laurylpyridiniumsulfat and N-cetyl-N, N, N-trimethylammonium sulfate, N- Dodecyl-N, N, N-trimethylammonium sulfate, N-octyl-N, N, N-trimethylammonium sulfate, N, N-distearyl-N, N-dimethylammonium sulfate and the gemini surfactant ⁇ , ⁇ '-
  • anionic counterparts are as possible are low nucleophilic, such as perchlorate, sulfate, phosphate, nitrate and carboxylates, such as acetate, trifluoroacetate, trichloroacetate, propionate, oxalate, citrate, benzoate, as well as conjugated anions of organosulfonic acids, such as methylsulfonate, trifluoromethylsulfonate and para-toluenesulfonate Tetrafluoroborate, tetraphenylborate, tetrakis (pentafluorophenyl) borate, tetrakis [bis (3,5-trifluoromethyl) phenyl] borate, hexafluorophosphate, hexafluoroarsenate or
  • the emulsifiers preferably used as dispersants are advantageously in a total amount ä 0,005 and ⁇ 10 wt .-%, preferably 0.01 and ⁇ 5 wt .-%, in particular 0.1 and 3 wt .-%, each based on the total amount of monomers used.
  • the total amount of the protective colloids used as dispersing aids in addition to or instead of the emulsifiers is often> 0.1 and 40% by weight and frequently equal to 0.2 and 25% by weight, in each case based on the total amount of monomers.
  • anionic and / or nonionic emulsifiers preference is given to using anionic and / or nonionic emulsifiers and, with particular preference, anionic emulsifiers as sole dispersing aids.
  • Reaction medium before initiation of the polymerization reaction are presented.
  • the release of the free-radically initiated aqueous emulsion polymerization takes place by means of a free-radical polymerization initiator (free-radical initiator).
  • peroxides may in principle inorganic peroxides, such as hydrogen peroxide or peroxodisulfates, such as the mono- or di-Alkalimetalloder or ammonium salts of peroxodisulfuric, such as their mono- and di- sodium, potassium or ammonium salts or organic peroxides such as alkyl hydroperoxides, for example, tert. Butyl, p-menthyl or cumyl hydroperoxide, as well as dialkyl or
  • Diarylperoxide such as di-tert-butyl or di-cumyl peroxide can be used.
  • Suitable oxidizing agents for redox initiator systems are essentially the abovementioned peroxides.
  • Suitable reducing agents may be sulfur compounds having a low oxidation state, such as alkali metal sulfites, for example potassium and / or sodium sulfite, alkali hydrogen sulfites, for example potassium and / or sodium hydrogen sulfite, alkali metal bisulfites, for example potassium and / or
  • Natriummetabisulfit, Formaldehydsulfoxylate for example, potassium and / or
  • alkali salts especially potassium and / or sodium salts, aliphatic sulfinic acids and alkali metal hydrosulfides, such as potassium and / or sodium hydrosulfide, salts of polyvalent metals, such as iron (II) sulfate, iron (II) ammonium sulfate, iron (II ) phosphate, endiols, such as dihydroxymaleic acid, benzoin and / or ascorbic acid, and reducing saccharides, such as sorbose, glucose, fructose and / or dihydroxyacetone.
  • polyvalent metals such as iron (II) sulfate, iron (II) ammonium sulfate, iron (II ) phosphate
  • endiols such as dihydroxymaleic acid, benzoin and / or ascorbic acid
  • reducing saccharides such as sorbose, glucose, fructose and / or dihydroxyacetone.
  • the amount of the radical initiator used based on the total amount of monomers, 0.01 to 5 wt .-%, preferably 0.1 to 3 wt .-% and particularly preferably 0.2 to 1, 5 wt .-%.
  • the total amount of the radical initiator in the aqueous reaction medium can be initially introduced before the initiation of the polymerization reaction.
  • Initiation of the polymerization reaction is understood to mean the start of the polymerization reaction of the monomers present in the polymerization vessel after radical formation of the radical initiator.
  • the initiation of the polymerization reaction by adding radical initiator to the aqueous polymerization mixture in the polymerization vessel can be carried out under polymerization conditions.
  • a partial or total amount of the free radical initiator is added to the aqueous polymerization mixture containing the monomers present in the polymerization vessel under conditions which are not suitable for triggering a polymerization reaction, for example at low temperature, and then in the aqueous polymerization mixture Polymerization conditions are set. Under polymerization conditions are generally those temperatures and pressures to understand under which the free-radically initiated aqueous emulsion polymerization with sufficient
  • Polymerization proceeds. They are dependent, in particular, on the radical initiator used.
  • the type and amount of the radical initiator which are advantageous
  • Radical initiator has a half life ⁇ 3 hours, more preferably ⁇ 1 hour and most preferably ⁇ 30 minutes and there are always enough starting radicals are available to initiate and maintain the polymerization reaction.
  • the reaction temperature for the free-radical aqueous emulsion polymerization is the entire range from 0 to 170 ° C into consideration. In this case, temperatures of 50 to 120 ° C, preferably 60 to 1 10 ° C and particularly preferably 70 to 100 ° C are applied in the rule.
  • the free-radical aqueous emulsion polymerization may be carried out at a pressure less than or equal to 1 atm [1.013 bar (absolute), atmospheric pressure] such that the polymerization temperature may exceed 100 ° C and may be up to 170 ° C. In the presence of monomers A to F having a low boiling point, the emulsion polymerization is preferably carried out under elevated pressure.
  • the pressure may be 1, 2, 1, 5, 2, 5, 10, 15 bar (absolute) or even higher values. If the emulsion polymerization is carried out under reduced pressure, pressures of 950 mbar, often 900 mbar and often 850 mbar (absolute) are set.
  • the free-radical aqueous emulsion polymerization is advantageously carried out at 1 atm with exclusion of oxygen, in particular under an inert gas atmosphere, for example under nitrogen or argon.
  • the aqueous reaction medium can in principle also in minor amounts ( ⁇ 5 wt .-%) of water-soluble organic solvents, such as
  • Methanol, ethanol, isopropanol, butanols, pentanols, but also acetone, etc. include.
  • the inventive method is preferred in the absence of such
  • n-butyl chloride n-butyl bromide, n-butyl iodide
  • methylene chloride ethylene dichloride
  • chloroform bromoform
  • bromotrichloromethane dibromodichloromethane
  • carbon tetrachloride carbon tetrabromide
  • benzyl chloride n-butyl chloride, n-butyl bromide, n-butyl iodide, methylene chloride, ethylene dichloride, chloroform, bromoform, bromotrichloromethane, dibromodichloromethane, carbon tetrachloride, carbon tetrabromide, benzyl chloride,
  • Benzylbromid, organic thio compounds such as primary, secondary or tertiary aliphatic thiols, such as ethanethiol, n-propanethiol, 2-propanethiol, n-butanethiol,
  • unsaturated fatty acids such as oleic acid
  • dienes with non-conjugated double bonds such as divinylmethane or vinylcyclohexane or hydrocarbons with easily abstractable hydrogen atoms, such as toluene
  • hydrocarbons with easily abstractable hydrogen atoms such as toluene
  • the total amount of radical-chain-transferring compounds optionally used during the emulsion polymerization, based on the total amount of monomers, is generally ⁇ 5% by weight, often ⁇ 3% by weight and frequently ⁇ 1% by weight.
  • radical chain transferring compound is added to the aqueous reaction medium prior to the initiation of free radical polymerization.
  • a partial or total amount of the radical chain transferring compound may be aqueous
  • Reaction medium advantageously also be supplied together with the monomers A and B during the polymerization.
  • the free-radically initiated aqueous emulsion polymerization also in the presence of a polymer seed, for example in the presence of 0.01 to 3 wt .-%, often from 0.02 to 2 wt .-% and often from 0.04 to 1, 5 %
  • a polymer seed for example in the presence of 0.01 to 3 wt .-%, often from 0.02 to 2 wt .-% and often from 0.04 to 1, 5 %
  • a polymer seed is used in particular when the particle size of the polymer particles to be produced by means of a free-radically aqueous emulsion polymerization is to be specifically adjusted (see, for example, US Pat. No. 2,520,959 and US Pat. No. 3,397,165).
  • a polymer seed is used whose polymer seed particles have a narrow particle size distribution and weight-average diameters Dw ⁇ 100 nm, often> 5 nm to -50 nm and often> 15 nm to> 35 nm.
  • the determination of the weight-average particle diameter is known to the person skilled in the art and is carried out, for example, via
  • Weight-average particle diameter in this document is understood to mean the weight-average Dw50 value determined by the method of the analytical ultracentrifuge (cf., in this regard, S. E. Harding et al., Analytical
  • a narrow particle size distribution is to be understood as meaning the ratio of the weight-average particle diameter Dw50 and the number-average particle diameter DN50 [Dw50 / DN50] ⁇ 2.0, preferably ⁇ 1.5, and particularly preferably ⁇ 1, determined by the method of the analytical ultracentrifuge. 2 or ⁇ 1, 1.
  • the polymer seed is used in the form of an aqueous polymer dispersion.
  • the aforementioned quantities are based on the
  • Polymerisate solids content of the aqueous polymer seed dispersion Polymerisate solids content of the aqueous polymer seed dispersion.
  • a polymer seed is understood to mean a polymer seed, which has been prepared in a separate reaction step and whose monomeric composition is different from the polymer prepared by the free-radically initiated aqueous emulsion polymerization, but this means nothing other than that for the preparation of Fremdpolymersaat and for preparing the aqueous polymer dispersion different monomers or
  • Monomer mixtures are used with different compositions.
  • the preparation of a foreign polymer seed is familiar to the person skilled in the art and is usually carried out by initially charging a relatively small amount of monomers and a relatively large amount of emulsifiers in a reaction vessel and adding a sufficient amount of polymerization initiator at reaction temperature.
  • Particularly preferred is a polystyrene or a
  • the total amount of foreign polymer seed can be presented in the polymerization vessel. But it is also possible, only a subset of Fremdpolymersaat in
  • the aqueous polymer P dispersions obtainable by the process according to the invention usually have a polymer P solid content of> 10 and> 70 Wt .-%, often ä 20 and 65 wt .-% and often> 25 and 60 wt .-%, each based on the aqueous polymer dispersion P on.
  • the number-average particle diameter (cumulant z-average) determined by quasi-elastic light scattering (ISO Standard 13 321) is generally in the range> 10 and> 1000 nm, frequently in the range> 10 and> 700 nm and often in the range> 50 to ⁇ 250 nm.
  • lignins By lignins, the skilled person understands a group of phenolic macromolecules, which are composed of various monomer building blocks, such as in particular p-cumaryl alcohol, coniferyl alcohol and sinapyl alcohol, which are interconnected substantially via ether groups.
  • the lignins are solid biopolymers, which are incorporated into the cell walls of plants and thereby cause the lignification of a cell, the so-called lignification. Because lignin in nature over a
  • the composition and proportions of the individual building blocks are highly variable and a directed linkage according to a consistently same scheme does not exist. It is also important that the lignin
  • the lignin contains mainly of softwood
  • Coniferyl units which have a guaiacyl radical (3-methoxy-4-hydroxyphenyl radical).
  • the lignin from hardwood contains varying proportions of guaiacyl and Sinapylticianen containing a syringyl (3,5-methoxy-4-hydroxyphenyl).
  • the interfering lignin In paper and pulp production, the interfering lignin must be released from the lignocellulose and removed from the paper and pulp production process.
  • the degradation and separation of lignin from the lignocellulose is essentially by two methods, namely the sulfate process, also called Kraft process and the
  • alkaline medium in particular sodium sulfide and sodium hydroxide are used.
  • lignin compounds L Solid substance when using conifers about 55 wt .-% and when using deciduous wood about 42 wt .-% of lignosulfonate on.
  • lignin compounds L it is possible to use all lignin compounds, lignin reaction products and / or lignin degradation products which have a solubility of> 10 g, preferably> 50 g and more preferably> 100 g per 100 g at 20 ° C. and 1 atm (1, 013 bar absolute) have deionized water. According to the invention, however, such embodiments are also included, whose lignin compound L has a solubility ⁇ 10 g per 100 g of deionized water at 20 ° C and 1 atm.
  • lignin compounds L may then be present in the form of their aqueous suspension. If, according to the invention, lignin compounds L are used in the manner and amount such that they are present in aqueous suspension, it is advantageous if the particles of lignin compound L suspended in an aqueous medium have a medium molecular weight
  • Particle diameter ⁇ 5 ⁇ , preferably ⁇ 3 ⁇ and particularly preferably ⁇ 1 ⁇ have.
  • the average particle diameter is determined as in the case of the aqueous polymer P dispersions by the method of quasi-elastic light scattering (ISO standard 13 321).
  • ISO standard 13 321 quasi-elastic light scattering
  • particular preference is given to using lignin compounds L which have a solubility of> 10 g per 100 g of deionized water at 20 ° C. and 1 atm.
  • Power lignins and lignin sulfonates are advantageously used according to the invention, with linosulfonates being particularly preferred.
  • all salts of lignin sulfonic acid can be used in the invention, calcium lignin sulfonate (CAS No. 8061-52-7), sodium lignin sulfonate (CAS No. 8061-51-6), magnesium lignin sulfonate (CAS No. 8061 -54-9) and / or ammonium lignosulfonate (CAS No. 8061-53-8) are preferably used.
  • Particularly preferred are sodium and calcium lignosulfonate, with calcium lignin sulfonate being particularly preferred.
  • These compounds may, for example, commercially available under the names Borre Movement ® CA 120, Borresperse ® NA 200 or
  • lignosulfonates are used, which were obtained from softwoods.
  • the total amount of lignin compound L can be added to the aqueous polymerization medium before and / or during the emulsion polymerization of monomers A and B.
  • the total amount of lignin compound L can be added to the aqueous polymerization medium before and / or during the emulsion polymerization of monomers A and B.
  • Lignin compound L presented before the initiation of the aqueous emulsion polymerization in the aqueous polymerization and the remaining amount optionally added during the initiation of the emulsion, often together with the monomers A and B, added.
  • the aqueous polymer should also comprise P dispersions which are obtainable by the process according to the invention.
  • aqueous dispersion of the invention P-dispersions are to be included as a binder for granular and / or fibrous substrates.
  • aqueous binder compositions which contains as essential component an aqueous polymer P dispersion which is obtainable by the process according to the invention.
  • the aqueous binder composition according to the invention in addition to the aqueous polymer P dispersion and the lignin compound L, additionally contain other components known to the person skilled in the art, such as, for example, thickeners, pigment distributors, dispersants, emulsifiers, buffer substances, neutralizing agents, biocides, antifoams, Polyol compounds having at least 2 hydroxy groups and having a molecular weight ⁇ 200 g / mol, film-forming agents, organic solvents, pigments or fillers, etc. may contain.
  • other components known to the person skilled in the art such as, for example, thickeners, pigment distributors, dispersants, emulsifiers, buffer substances, neutralizing agents, biocides, antifoams, Polyol compounds having at least 2 hydroxy groups and having a molecular weight ⁇ 200 g / mol, film-forming agents, organic solvents, pigments or fillers, etc. may contain.
  • the aqueous binder composition advantageously contains ⁇ 1% by weight, in particular advantageously ⁇ 0.5% by weight, of a polyol compound having at least 2
  • Hydroxyl groups and having a molecular weight ⁇ 200 g / mol, in particular ⁇ 150 g / mol, such as ethylene glycol, 1, 2-propanediol, 1, 3-propanediol, 1, 2,3-propanetriol, 1, 2-butanediol, 1, 4-butanediol, 1, 2,3,4-butanetetrol, diethanolamine, triethanolamine, etc., based on the sum of the total amounts of polymer P and lignin compound L.
  • the present aqueous binder composition may contain defatted soy flour having a mesh size of ⁇ 43 ⁇ m in amounts, however, that are at least 20% by weight below the amounts described in EP-A 2199320, Section [0035 ] are disclosed.
  • the binder composition according to the invention does not contain any such defatted soybean flour with particular advantage.
  • Binder composition comprising an aqueous polymer P dispersion as contain essential component, are advantageously suitable for use as a binder for granular and / or fibrous substrates.
  • the abovementioned aqueous polymer P dispersions and the binder compositions containing them can therefore advantageously be used in the production of moldings from granular and / or fibrous substrates.
  • the abovementioned aqueous polymerizate P dispersions and the binder compositions containing them are suitable as binders in non-cementitious coatings, such as flexible roof coatings, for example.
  • Sealants and adhesives such as assembly adhesives, tile adhesives, contact adhesives or flooring adhesives.
  • Granular and / or fibrous substrates are familiar to the person skilled in the art. For example, these are wood chips, wood fibers, cellulose fibers, textile fibers,
  • substrate should also include the fiber webs available from fibers, such as so-called mechanically bonded, for example needled or chemically pre-bonded fiber webs with.
  • the aqueous binder composition according to the invention is particularly advantageously suitable as a formaldehyde-free or formaldehyde-reduced binder system for the abovementioned fibers and mechanically bonded or chemically pre-bonded fiber webs.
  • the process for producing a shaped body from granular and / or fibrous substrates is carried out such that an aqueous binder composition comprising, as the essential component, an aqueous polymer P dispersion is applied to the granular and / or fibrous substrate (so-called impregnation),
  • the thus treated granular and / or fibrous substrate is brought into shape and then the granular and / or fibrous substrate thus obtained is subjected to a thermal treatment step at a temperature> 1 10 ° C.
  • Impregnation of the granular and / or fibrous substrate is typically accomplished such that the aqueous binder composition is uniformly applied to the surface of the fibrous and / or granular substrate.
  • the amount of aqueous binder composition is chosen so that per 100 g of granular and / or fibrous substrate> 1 g and ⁇ 100 g, preferably> 2 g and ⁇ 50 g and particularly preferably> 5 g and ⁇ 30 g of binder (calculated as Sum of
  • the granular and / or fibrous substrate is optionally brought into the desired shape, for example by introduction into a heatable press or mold. Thereafter, the shaped impregnated granular and / or fibrous substrate is dried and cured in a manner known to those skilled in the art.
  • the drying or curing of the optionally shaped impregnated granular and / or fibrous substrate takes place in two temperature stages, wherein the drying stage at a temperature ⁇ 100 ° C, preferably> 20 ° C and ⁇ 90 ° C and particularly preferably> 40 and ⁇ 80 ° C and the curing step at a temperature> 1 10 ° C, preferably> 130 and ⁇ 150 ° C and particularly preferably> 180 ° C and ⁇ 220 ° C.
  • Curing step of the moldings in one step for example in a
  • the moldings obtainable by the process according to the invention have advantageous properties, in particular an improved dimensional stability, an improved force modulus and a reduced elongation at elevated temperature in comparison with the moldings of the prior art. Accordingly, according to the invention, the moldings obtainable by the aforementioned process are also included.
  • Binder composition therefore for the production of fiber webs on polyester and / or glass fiber base, which in turn for the production of
  • bitumen roofing membranes is familiar to the person skilled in the art and takes place in particular by applying liquefied, optionally modified bitumen to one or both sides of a polyester and / or glass fiber fleece bound with a binder composition according to the invention. Accordingly, according to the invention also includes the aforementioned bituminous roofing membranes.
  • Fatty alcohol sulfate (Disponil ® SDS 15; manufactured by BASF SE.) In front. The master mixture was heated with stirring to 70 ° C, then the same
  • Monomerzulauf the N-methylolacrylamide feed and the Initiatorenzu counselor started and dosed over 120 minutes, each with constant flow rates while maintaining the temperature.
  • the monomer feed consisted of 120.0 g styrene, 1 17.5 g n-butyl acrylate and 2.5 g 1, 4-butylene glycol diacrylate.
  • the N-methylol acrylamide feed consisted of 28.6 grams of a 35 wt% aqueous solution of N-methylolacrylamide and 9.4 grams of deionized water.
  • the first initiator feed consisted of 75.0 g of 10 wt% - aqueous tert-butyl hydroperoxide solution and the second initiator feed of 57.0 g of a 10 wt .-% aqueous solution of sodium hydroxymethylsulfinate (Rongalite ® C. Product of BASF SE). After completion of the feeds, the polymerization mixture was stirred for a further hour at 70.degree. Thereafter, 25.0 g of a 10 wt .-% - aqueous tert-butyl hydroperoxide solution were added within 30 minutes with a constant flow rate and then the polymerization mixture for 90 minutes at 70 ° C stirred.
  • aqueous polymer dispersion was cooled to 20 to 25 ° C (room temperature).
  • the polymer dispersion D1 prepared in this way had a solids content of 47.8% by weight and an LT value of 78%. A bimodal particle size distribution was measured, each with a maximum at 85 and 300 nm.
  • the solids contents were generally determined by adding a defined amount of the respective aqueous polymer dispersion (about 5 g) at 140 ° C in a drying oven to the
  • Constant weight was dried. Two separate measurements were carried out in each case. The value given in each case represents the mean value of these two measurements.
  • a measure of the particle size of the dispersed polymer particles is the LD value.
  • the particular polymer dispersion to be examined was measured in 0.1% strength by weight aqueous dilution in a cuvette with an edge length of 2.5 cm with light of wavelength 600 nm and with the corresponding permeability of deionized water under the same
  • the permeability of deionized water was assumed to be 100%. The finer the dispersion, the higher the LD value measured by the method described above.
  • the average particle size can be calculated from the measured values, cf. B. Verner, M. Bärta, B. Sedläcek, Tables of Scattering Functions for Spherical Particles, Prague, 1976, Edice Marco, Rada D-DATA, SVAZEK D-1.
  • the number average particle diameters of the polymer particles were generally determined by dynamic light scattering on a 0.005 to 0.01 weight percent aqueous solution
  • the preparation of the polymer dispersion D2 was carried out completely analogously to the preparation of the polymer dispersion D1 with the difference that 314.5 g instead of 366.9 g of 47.7 wt .-% aqueous calcium lignosulfonate solution and 101, 1 g instead of 73, 7 g of deionized water were used.
  • the polymer dispersion D1 prepared in this way had a solids content of 48.1% by weight and an LT value of 74%. A bimodal particle size distribution was measured, each with a maximum at 250 and 935 nm.
  • the preparation of the polymer dispersion D3 was completely analogous to the preparation of the polymer dispersion D1 with the difference that 209.6 g instead of 366.9 g of the 47.7 wt .-% aqueous calcium lignosulfonate solution and 156.0 g instead of 73, 7 g of deionized water were used.
  • the polymer dispersion D1 prepared in this way had a solids content of 48.4% by weight and an LT value of 63%. A bimodal particle size distribution was measured, each with a maximum at 1 10 and 360 nm.
  • the monomer feed consisted of 96.0 grams of styrene, 96.0 grams of n-butyl acrylate, 6.0 grams of glycidyl methacrylate and 2.0 grams of 1,4-butylene glycol diacrylate.
  • the first Initiatorzulauf consisted of 60.0 g of a 10 wt .-% aqueous tert-butyl hydroperoxide solution and the second initiator feed from 45.6 g of a 10 wt .-% aqueous solution of sodium hydroxymethylsulfinate (Rongalit ® C).
  • the polymer dispersion D4 prepared in this way had a solids content of 49.2% by weight and an LT value of 78%. A bimodal particle size distribution was measured, each with a maximum at 105 and 240 nm.
  • the polymer dispersion D5 was prepared completely analogously to the preparation of the polymer dispersion D4 with the difference that 251.6 g instead of 293.5 g of the 47.7% strength by weight aqueous calcium lignosulfonate solution and 58.7 g instead of 36, 8 g of deionized water were used.
  • the polymer dispersion D5 prepared in this way had a solids content of 49.7% by weight and an LT value of 72%.
  • the number average particle diameter was determined to be 265 nm.
  • the polymer dispersion D6 was prepared completely analogously to the preparation of the polymer dispersion D4, with the difference that 167.7 g instead of 293.5 g of the 47.7% by weight aqueous calcium lignosulfonate solution and 102.6 g instead of 36, 8 g of deionized water were used.
  • the polymer dispersion D6 prepared in this way had a solids content of 49.1% by weight and an LT value of 55%. A bimodal particle size distribution was measured, each with a maximum at 85 and 340 nm.
  • the preparation of the polymer dispersion D7 was carried out completely analogously to the preparation of the polymer dispersion D1 with the difference that the monomer feed of 120.0 g of styrene and 1 17.5 g of n-butyl acrylate and the N-methylolacrylamide feed from 35.7 g of a 35 wt % aqueous solution of N-methylolacrylamide and 9.4 g of deionized water.
  • the polymer dispersion D6 prepared in this way had a solids content of 48.0% by weight and an LT value of 76%. A bimodal particle size distribution was measured, each with a maximum at 95 and 235 nm.
  • Polymer dispersion D8 The polymer dispersion D8 was prepared completely analogously to the preparation of the polymer dispersion D4 with the difference that the monomer feed consisted of 96.0 g of styrene, 96.0 g of n-butyl acrylate and 8.0 g of glycidyl methacrylate.
  • the polymer dispersion D8 prepared in this way had a solids content of 49.0% by weight and an LT value of 75%. A bimodal particle size distribution was measured, each with a maximum at 90 and 300 nm.
  • the polymer dispersion D9 was prepared completely analogously to the preparation of the polymer dispersion D4 with the difference that the monomer feed consisted of 97.0 g of styrene, 97.0 g of n-butyl acrylate and 6.0 g of 1,4-butylene glycol diacrylate.
  • the polymer dispersion D9 prepared in this way had a solids content of 48.9% by weight and an LT value of 77%. A bimodal particle size distribution was measured, each with a maximum at 100 and 245 nm.
  • the preparation of the comparative dispersion V1 was carried out completely analogously to the preparation of the polymer dispersion D1 with the difference that 4.5 g of an aqueous
  • Polystyrene seed latex (solids content 33% by weight, with a weight average
  • Fatty alcohol sulfate (Disponil ® SDS 15) were used as a template.
  • the dispersion polymer coagulated about 30 minutes after the addition of 25.0 g of a 10 wt .-% - aqueous tert-butyl hydroperoxide solution.
  • the preparation of the comparative dispersion V2 was carried out completely analogously to the preparation of the polymer dispersion D4 with the difference that 3.6 g of an aqueous
  • Polystyrene seed latex (solids content 33% by weight, with a weight average
  • Fatty alcohol sulfates (Disponil ® SDS 15) were used as a template.
  • the lignosulfonate-free comparative dispersion V2 prepared in this way had a solids content of 30.4% by weight and an LT value of 63%.
  • the number average particle diameter was determined to be 155 nm
  • Comparative dispersion V3 The preparation of the comparative dispersion V3 was carried out completely analogously to the preparation of the polymer dispersion D4 with the difference that the monomer feed from 95.0 g of styrene, 95.0 g of n-butyl acrylate, 6.0 g of glycidyl methacrylate, 2.0 g of 1, 4-Butylenglykoldiacrylat and 2.0 g of acrylic acid.
  • the comparative dispersion V3 thus prepared had a solids content of 49.8% by weight and an LT value of 62%. A bimodal particle size distribution was measured, each with a maximum at 80 and 330 nm.
  • the preparation of the comparative dispersion V4 was carried out completely analogously to the preparation of the polymer dispersion D4 with the difference that the monomer feed of 98.0 g of styrene, 98.0 g of n-butyl acrylate, 2.0 g of glycidyl methacrylate and 2.0 g of 1, 4-Butylenglykoldiacrylat duration.
  • the comparative dispersion V4 prepared in this way had a solids content of 50.1% by weight and an LT value of 68%. A bimodal particle size distribution was measured, each with a maximum at 105 and 355 nm.
  • the preparation of the comparative dispersion V5 was carried out completely analogously to the preparation of the polymer dispersion V3, with the difference that 48.0 g of deionized water and 3.6 g of an aqueous polystyrene seed latex (solids content 33% by weight, having a weight-average particle diameter of 28 nm) were initially charged , the monomer feed in the form of a homogeneous aqueous emulsion consisting of 103 g deionized water, 26.7 g of a 15 wt .-% aqueous solution of a fatty alcohol sulfate (Disponil ® SDS 15), 95.0 g styrene, 95.0 g of n Butyl acrylate, 6.0 g of glycidyl methacrylate, 2.0 g of 1, 4-Butylenglykoldiacrylat and 2.0 g of acrylic acid was carried out as initiator feed 1 16.3 g of a 7 wt .-%
  • the comparative dispersion V5 thus prepared had a solids content of 50.0% by weight and an LT value of 63%.
  • the number average particle diameter was determined to be 155 nm.
  • Polyethylene terephthalate spunbonded fabric 400 cm length, 40 cm width having a basis weight of 155 g / m 2 used.
  • binder liquors were subsets of the aqueous
  • the determinations were carried out by means of a Zwick tapping machine (Model Z10) with integrated tempering chamber.
  • 50 ⁇ 210 mm strips (longitudinal direction) were longitudinally punched from the fiber webs F1 to F9 and also FV2 to FV5 and FV2-1, FV2-2, FV2-3 and clamped in the pulling device with a clamping length of 100 mm.
  • the respective test strip was tempered for 60 seconds at 180 ° C and then stretched at this temperature with a take-off speed of 150 mm / min with increasing tensile force. When a tensile force of 40 N / 5 cm was reached, the elongation of the test strips was determined in percent.
  • the shrinkage in the transverse direction at 200 ° C. was determined on the basis of DIN 18192. To this end, the fiber webs F1 to F9 and also FV2 to FV5 and FV2-1, FV2-2, FV2-3 became 100 ⁇ 340 mm strips in the longitudinal direction punched out. On the
  • Non-woven fabric strips were each a marking attached from the two narrow sides at a distance of 120 mm, with a measuring distance between the markers of 100 mm resulted. In the middle of this measuring section, the width of the nonwoven strip was controlled by measurement. Subsequently, the narrow ends were clamped in clamping rails.
  • Indicated is the change in the transverse direction in percent, based on the corresponding distances before the thermal treatment.
  • the nonwoven fabrics bonded using the binder compositions of the present invention show markedly increased tensile values at 15% elongation, lower elongation at 40 N / 5 cm tensile strength, and less lateral shrinkage.

Abstract

The invention relates to a process for the preparation of an aqueous dispersion of a polymer P (aqueous polymer P dispersion) by radically initiated aqueous emulsion polymerization.

Description

Verfahren zur Herstellung einer wässrigen Polymerisatdispersion Beschreibung  Process for the preparation of an aqueous polymer dispersion Description
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung einer wässrigen Dispersion eines Polymerisats P (wässrige Polymerisat P-Dispersion) durch radikalisch initiierte wässrige Emulsionspolymerisation, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass die Polymerisation von The present invention is a process for the preparation of an aqueous dispersion of a polymer P (aqueous polymer P dispersion) by free-radically initiated aqueous emulsion polymerization, which is characterized in that the polymerization of
> 3 und -i 8 Gew.-% wenigstens einer monoethylenisch ungesättigten Verbindung mit wenigstens einer Epoxygruppe und/oder einer N-Methylolgruppe und/oder wenigstens einer Verbindung, welche wenigstens zwei nichtkonjugierte ethylenisch ungesättigte Gruppen aufweist (Monomere A), und > 3 and -i 8 wt .-% of at least one monoethylenically unsaturated compound having at least one epoxy group and / or an N-methylol group and / or at least one compound having at least two non-conjugated ethylenically unsaturated groups (monomers A), and
ä 92 und < 97 Gew.-% weiterer, sich von den Monomeren A unterscheidender, 92 and <97% by weight of further, different from the monomers A,
ethylenisch ungesättigter Verbindungen, wobei ein allein aus diesen ethylenisch ungesättigten Verbindungen in  ethylenically unsaturated compounds, wherein one of these ethylenically unsaturated compounds in
einpolymerisierter Form aufgebautes Polymerisat eine  polymerized polymer
Glasübergangstemperatur im Bereich > 0 und ^ 50 °C aufweisen würde (Monomere B), wobei sich die Mengen der Monomeren A und B auf 100 Gew.-%  Glass transition temperature in the range> 0 and ^ 50 ° C would have (monomers B), wherein the amounts of the monomers A and B to 100 wt .-%
(Gesamtmonomerenmenge) aufsummieren, in Anwesenheit von > 25 und ^ 120 Gew.-% wenigstens einer Ligninverbindung L, bezogen auf die Gesamtmonomerenmenge, erfolgt, und (Total monomer), in the presence of> 25 and ^ 120 wt .-% of at least one lignin compound L, based on the total amount of monomers, takes place, and
wobei die Monomeren B keinerlei ethylenisch ungesättigte C3- bis C6-Mono- und/oder C4- bis C6-Dicarbonsäuren sowie deren Salze und Anhydride oder monoethylenisch ungesättigte Verbindungen mit wenigstens einer siliziumhaltigen Gruppe, einer Hydroxyalkylgruppe oder einer Carbonylgruppe umfassen. wherein the monomers B no ethylenically unsaturated C3 to C6 monocarboxylic and / or C 4 - to comprise C6-dicarboxylic acids and their salts and anhydrides or monoethylenically unsaturated compounds having at least one silicon-containing group, a hydroxyalkyl group or a carbonyl group.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind ferner die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zugänglichen wässrigen Polymerisat P-Dispersionen selbst, deren Verwendung in Verfahren zur Herstellung von Formkörpern sowie die Formkörper selbst. The present invention furthermore relates to the aqueous polymer P dispersions themselves obtainable by the process according to the invention, their use in processes for the production of moldings and the moldings themselves.
Die Verfestigung von faserförmigen und/oder körnigen Substraten, insbesondere in flächenförmigen Gebilden, wie beispielsweise Faservliesen, Faserplatten, Spanplatten oder komplexerer nichtflächiger Formteile etc., erfolgt häufig auf chemischem Weg unter The solidification of fibrous and / or granular substrates, in particular in sheet-like structures, such as fiber webs, fiberboard, chipboard or more complex non-surface moldings, etc., often takes place by chemical means
Verwendung eines polymeren Bindemittels. Zur Erhöhung der Festigkeit, insbesondere der Reißkraft sowie der Wärmestandfestigkeit, werden vielfach Bindemittel eingesetzt, welche Formaldehyd abspaltende Vernetzer enthalten. Damit besteht aber die Gefahr der unerwünschten Formaldehydemission. Zur Vermeidung von Formaldehydemissionen wurden bereits zahlreiche Alternativen zu den bisher bekannten Bindemitteln vorgeschlagen. So sind aus der US-A 4,076,917 Bindemittel bekannt, welche Carbonsäure- oder Carbonsäureanhydrid-haltige Polymerisate und ß- Hydroxyalkylamide als Vernetzer enthalten. Nachteilig ist die relativ aufwendige Herstellung der ß-Hydroxyalkylamide. Use of a polymeric binder. To increase the strength, in particular the breaking strength and the heat resistance, many binders are used which contain formaldehyde-releasing crosslinkers. But there is the danger of unwanted formaldehyde emission. To avoid formaldehyde emissions, numerous alternatives to the previously known binders have already been proposed. For example, US Pat. No. 4,076,917 discloses binders which contain carboxylic acid- or carboxylic anhydride-containing polymers and .beta.-hydroxyalkylamides as crosslinkers. A disadvantage is the relatively complicated preparation of ß-hydroxyalkylamides.
Aus der EP-A-445578 sind Platten aus feinteiligen Materialien, wie beispielsweise Glasfasern bekannt, in denen Mischungen aus hochmolekularen Polycarbonsäuren und mehrwertigen Alkoholen, Alkanolaminen oder mehrwertigen Aminen als Bindemittel fungieren. From EP-A-445578 boards of finely divided materials, such as glass fibers are known in which mixtures of high molecular weight polycarboxylic acids and polyhydric alcohols, alkanolamines or polyhydric amines act as a binder.
Aus der EP-A-583086 sind formaldehydfreie, wässrige Bindemittel zur Herstellung von Faservliesen, insbesondere Glasfaservliesen, bekannt. Die Bindemittel enthalten eine Polycarbonsäure mit mindestens zwei Carbonsäuregruppen und gegebenenfalls auch Anhydridgruppen sowie ein Polyol. Diese Bindemittel benötigen einen phosphorhaltigen Reaktionsbeschleuniger, um ausreichende Festigkeiten der Glasfaservliese zu erreichen. Es wird darauf hingewiesen, dass auf die Anwesenheit eines derartigen From EP-A-583086 formaldehyde-free, aqueous binders for the production of fiber webs, in particular glass fiber webs, known. The binders contain a polycarboxylic acid having at least two carboxylic acid groups and optionally also anhydride groups and a polyol. These binders require a phosphorus-containing reaction accelerator to achieve sufficient strengths of the glass fiber webs. It should be noted that the presence of such
Reaktionsbeschleunigers nur verzichtet werden kann, wenn ein reaktives Polyol eingesetzt wird. Als hochreaktive Polyole werden ß-Hydroxyalkylamide genannt. Reaction accelerator can be dispensed only when a reactive polyol is used. As highly reactive polyols, β-hydroxyalkylamides are mentioned.
Die EP-A-651088 beschreibt entsprechende Bindemittel für Substrate aus Cellulosefaser. Diese Bindemittel enthalten zwingend einen phosphorhaltigen Reaktionsbeschleuniger. EP-A-651088 describes corresponding binders for cellulose fiber substrates. These binders necessarily contain a phosphorus-containing reaction accelerator.
Die EP-A-672920 beschreibt formaldehydfreie Binde-, Imprägnier- oder Beschichtungsmittel, die ein Polymerisat, welches zu 2 bis 100 Gew.-% aus einer ethylenisch ungesättigten Säure oder einem Säureanhydrid als Comonomer aufgebaut ist und mindestens ein Polyol enthalten. Bei den Polyolen handelt es sich um substituierte Triazin-, Triazintrion-, Benzoloder Cyclohexylderivate, wobei die Polyolreste sich stets in 1 ,3,5-Position der erwähnten Ringe befinden. Trotz einer hohen Trocknungstemperatur werden mit diesen Bindemitteln auf Glasfaservliesen nur geringe Nassreißfestigkeiten erzielt. EP-A-672920 describes formaldehyde-free binding, impregnating or coating compositions which comprise a polymer which is composed of 2 to 100% by weight of an ethylenically unsaturated acid or an acid anhydride as comonomer and comprises at least one polyol. The polyols are substituted triazine, triazinetrione, benzene or cyclohexyl derivatives, the polyol radicals always being in the 1, 3,5-position of the mentioned rings. Despite a high drying temperature, only low wet tensile strengths are achieved with these binders on glass fiber nonwovens.
Die DE-A-2214450 beschreibt ein Copolymerisat, das aus 80 bis 99 Gew.-% Ethylen und 1 bis 20 Gew.-% Maleinsäureanhydrid aufgebaut ist. Das Copolymerisat wird, zusammen mit einem Vernetzungsmittel, in Pulverform oder in Dispersion in einem wässrigen Medium, zur Oberflächenbeschichtung verwendet. Als Vernetzungsmittel wird ein aminogruppenhaltiger Polyalkohol verwendet. Um eine Vernetzung zu bewirken, muss jedoch auf bis zu 300 °C erhitzt werden. DE-A-2214450 describes a copolymer which is composed of 80 to 99% by weight of ethylene and 1 to 20% by weight of maleic anhydride. The copolymer is used, together with a crosslinking agent, in powder form or in dispersion in an aqueous medium for surface coating. As the crosslinking agent, an amino group-containing polyhydric alcohol is used. However, to effect cross-linking, it must be heated up to 300 ° C.
Aus der US-A 5,143,582 ist die Herstellung hitzebeständiger Vliesmaterialien unter From US-A 5,143,582 the production of heat-resistant nonwoven materials is under
Verwendung eines thermisch aushärtenden, hitzebeständigen Bindemittels bekannt. Das Bindemittel ist frei von Formaldehyd und wird erhalten durch Mischen eines Use of a thermosetting, heat-resistant binder known. The binder is free from formaldehyde and is obtained by mixing a
Carbonsäuregruppen, Carbonsäureanhydridgruppen oder Carbonsäuresalzgruppen aufweisenden Polymers und eines Vernetzers. Der Vernetzer ist ein ß-Hydroxyalkylamid oder ein Polymer oder Copolymer davon. Das mit dem ß-Hydroxyalkylamid vernetzbare Polymer ist beispielsweise aufgebaut aus ungesättigten Mono- oder Dicarbonsäuren, Salzen ungesättigter Mono- oder Dicarbonsäuren oder ungesättigten Anhydriden. Selbsthärtende Polymere werden erhalten durch Copolymerisation der ß-Hydroxyalkylamide mit Carboxylic acid groups, carboxylic anhydride groups or carboxylic acid salt groups having polymer and a crosslinking agent. The crosslinker is a β-hydroxyalkylamide or a polymer or copolymer thereof. The polymer which can be crosslinked with the β-hydroxyalkylamide is, for example, composed of unsaturated mono- or dicarboxylic acids, salts unsaturated mono- or dicarboxylic acids or unsaturated anhydrides. Self-curing polymers are obtained by copolymerization of the β-hydroxyalkylamides with
Carboxylgruppen enthaltenden Monomeren. Carboxyl-containing monomers.
In der US-A 2004/82689 werden formaldehydfreie wässrige Bindemittel zur Herstellung von Faservliesen, insbesondere Glasfaservliesen, offenbart, welche essentiell aus einer polymeren Polycarbonsäure, einem Polyol und einem Imidazolin-Derivat bestehen. Die erhaltenen gebundenen Faservliese sollen eine reduzierte Wasseraufnahme aufweisen. Es werden unspezifisch sowohl stickstoffhaltige als auch stickstofffreie Polyole offenbart, wobei jedoch insbesondere das stickstoffhaltige Triethanolamin als bevorzugt beschrieben wird. Als spezifische Imidazolin-Derivate werden Umsetzungsprodukte aus einer Fettsäure mit Aminoethylethanolamin oder Diethylentriamin genannt. Die offenbarten wässrigen In US-A 2004/82689 formaldehyde-free aqueous binder for the production of fiber webs, in particular glass fiber webs, disclosed which consist essentially of a polymeric polycarboxylic acid, a polyol and an imidazoline derivative. The resulting bonded fiber webs should have a reduced water absorption. Nonspecifically, both nitrogen-containing and nitrogen-free polyols are disclosed, but in particular the nitrogen-containing triethanolamine is described as being preferred. As specific imidazoline derivatives are mentioned reaction products of a fatty acid with aminoethylethanolamine or diethylenetriamine. The disclosed aqueous
Bindemittelzusammensetzungen enthalten einen phosphorhaltigen Reaktionsbeschleuniger. Binder compositions contain a phosphorus-containing reaction accelerator.
Gemäß der WO 99/09100 sind thermisch härtbare Zusammensetzungen und deren According to WO 99/09100 thermally curable compositions and their
Verwendung als formaldehydfreie Bindemittel zur Herstellung von Formkörpern offenbart, welche neben einem Alkanolamin mit wenigstens zwei OH-Gruppen, ein Polymerisat 1 , welches ^ 5 Gew.-% und ein weiteres Polymerisat 2, welches ä 15 Gew.-% einer α,β- ethylenisch ungesättigten Mono- oder Dicarbonsäure in einpolymerisierter Form enthält. Use as a formaldehyde-free binder for the production of moldings, which in addition to an alkanolamine having at least two OH groups, a polymer 1, which ^ 5 wt .-% and another polymer 2, which is a 15 wt .-% of an α, β- ethylenically unsaturated mono- or dicarboxylic acid in polymerized form.
Des Weiteren offenbart die W010/34645 wässrige Bindemittelsysteme für körnige und/oder faserförmige Substrate, welche als wirksame Bestandteile ein Polymerisat 1 , enthaltend ä 5,5 Gew.-% und ^ 20 Gew.-% einer α,β-ethylenisch ungesättigten Mono- oder Furthermore, WO 10/34645 discloses aqueous binder systems for granular and / or fibrous substrates which contain, as active constituents, a polymer 1 containing δ 5.5% by weight and 20 20% by weight of an α, β-ethylenically unsaturated mono- or
Dicarbonsäure in einpolymerisierter Form, ein Polymerisat 2, enthaltend ä 40 Gew.-% einer α,β-ethylenisch ungesättigten Mono- oder Dicarbonsäure in einpolymerisierter Form und eine Polyolverbindung mit wenigstens zwei Hydroxylgruppen. Dicarboxylic acid in copolymerized form, a polymer 2 containing ä 40 wt .-% of an α, β-ethylenically unsaturated mono- or dicarboxylic acid in copolymerized form and a polyol compound having at least two hydroxyl groups.
In der EP-A 2487204 werden wässrige Bindemittel für körnige und/oder faserförmige In EP-A 2487204 aqueous binders for granular and / or fibrous
Substrate offenbart, welche neben einem carbonsäuregruppenhaltigen Polymerisat und einer Polyolverbindung essentiell eine Salzverbindung enthalten. Diese salzhaltigen Discloses substrates which contain a salt compound in addition to a carboxylic acid group-containing polymer and a polyol compound essential. These saline
Bindemittelflotten wirken sich vorteilhaft auf die Nassreißkraft sowie die Reißkraft bei 180 °C der damit gebundenen Faservliese aus. Binder liquors have an advantageous effect on the wet tensile strength and the breaking strength at 180 ° C of the bonded fiber webs.
Des Weiteren werden in der EP-A 2502944 wässrige Bindemittel für körnige und/oder faserförmige Substrate offenbart, welche als essentielle Komponenten eine polymere Polycarbonsäure, eine stickstofffreie Polyolverbindung mit wenigstens zwei Hydroxygruppen sowie eine hydroxygruppenfreie organische Stickstoffverbindung mit einem pKß-Wert < 7 enthalten. Furthermore, EP-A 2502944 discloses aqueous binders for granular and / or fibrous substrates which contain as essential components a polymeric polycarboxylic acid, a nitrogen-free polyol compound having at least two hydroxyl groups and a hydroxy group-free organic nitrogen compound having a pKa value <7.
Bei ligninhaltigen Bindemittelsystemen ist von folgendem Stand der Technik auszugehen. With lignin-containing binder systems, the following state of the art can be assumed.
So offenbart die US-A 2009/170978 Bindemittelsysteme auf Basis eines Gemisches von Polysacchariden, pflanzlichen Proteinen oder Ligninderivaten mit einem Thus, US-A 2009/170978 discloses binder systems based on a mixture of polysaccharides, vegetable proteins or lignin derivatives with a
Emulsionspolymerisat, welches 5 bis 40 Gew.-% einer ethylenisch ungesättigten Carbonsäure in einpolymerisierter Form enthält. Die Polysaccharide und pflanzlichen Proteine werden vorteilhaft als nichtgelöste partikuläre Systeme eingesetzt. Nähere Emulsion polymer containing 5 to 40 wt .-% of an ethylenically unsaturated Contains carboxylic acid in copolymerized form. The polysaccharides and plant proteins are advantageously used as non-dissolved particulate systems. details
Ausführungen zur Verwendung von Ligninderivaten finden sich nicht. Comments on the use of lignin derivatives are not found.
In der US-A 201 1/159768 werden wässrige Bindemittelsysteme offenbart, welche mit ethylenisch ungesättigten Carbonsäuren gepfropfte Ligninderivate und In US-A 201 1/159768 aqueous binder systems are disclosed which grafted with ethylenically unsaturated carboxylic acids lignin derivatives and
oxazolingruppenhaltige Polymere umfassen. oxazoline group-containing polymers.
Dagegen offenbart die EP-A 2199320 Bindemittelsysteme auf Basis von In contrast, EP-A 2199320 discloses binder systems based on
Emulsionspolymerisaten und entfettetem Sojamehl sowie deren Verwendung zur Herstellung von Kompositmaterialien. In einer spezifischen Ausführungsform können die Bindemittel zusätzlich noch Lignin bzw. Ligninsulfonat enthalten. Emulsion polymers and defatted soybean meal and their use for the production of composite materials. In a specific embodiment, the binders may additionally contain lignin or lignin sulfonate.
Die WO 2013/120752 offenbart wässrige Bindemittelzusammensetzungen, welche neben einer Ligninverbindung noch ein Dispersionspolymerisat enthalten, wobei das WO 2013/120752 discloses aqueous binder compositions which in addition to a lignin compound also contain a dispersion polymer, wherein the
Dispersionspolymerisat > 0,1 und ^ 10 Gew.-% wenigstens einer monoethylenisch ungesättigten Verbindung mit wenigstens einer siliziumhaltigen Gruppe, einer Epoxy-, einer Hydroxyalkyl-, einer N-Methylol- oder einer Carbonylgruppe und/oder wenigstens einer Verbindung, welche wenigstens zwei nichtkonjugierte ethylenisch ungesättigte Gruppen sowie vorteilhaft zusätzlich noch > 0,1 und ^ 4 Gew.-% wenigstens einer monoethylenisch ungesättigten C3- bis C6-Mono- und/oder C4-C6-Dicarbonsäure sowie deren Salze und Anhydride in einpolymerisierter Form enthält. Dispersionspolymerisat> 0.1 and ^ 10 wt .-% of at least one monoethylenically unsaturated compound having at least one silicon-containing group, an epoxy, a hydroxyalkyl, an N-methylol or a carbonyl group and / or at least one compound which at least two non-conjugated ethylenically unsaturated groups and advantageously additionally contains> 0.1 and ^ 4 wt .-% of at least one monoethylenically unsaturated C3 to C6 mono- and / or C4-C6-dicarboxylic acid and their salts and anhydrides in polymerized form.
Allerdings vermögen die mit den in der vorgenannten Schrift offenbarten However, those with the disclosed in the aforementioned document
Zusammensetzungen hergestellten Formkörper, insbesondere Faservliese, nicht immer in allen mechanischen Eigenschaften, wie insbesondere Dimensionsstabilität bei erhöhter Temperatur, voll zu befriedigen. Des Weiteren werden vom Markt verstärkt alternative formaldehydfreie bzw. -reduzierte Bindemittelsysteme auf Basis nachwachsender Rohstoffe angefragt. Moldings produced, in particular fiber webs, not always fully satisfy in all mechanical properties, in particular dimensional stability at elevated temperature. Furthermore, the market is increasingly seeking alternative formaldehyde-free or reduced binder systems based on renewable resources.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, ein Verfahren zur Herstellung eines spezifischen formaldehydfreien bzw. formaldehydreduzierten wässrigen Bindemittelsystems auf Basis einer Ligninverbindung für faserförmige und/oder körnige Substrate zur Verfügung zu stellen, durch welches bei Formkörpern, wie insbesondere Faservliesen, verbesserte It was an object of the present invention to provide a process for the preparation of a specific formaldehyde-free or formaldehyde-reduced aqueous binder system based on a lignin compound for fibrous and / or granular substrates, by means of which improvements were made in the case of shaped bodies, in particular fiber webs
Dimensionsstabilitäten, verbesserte Kraftmodule sowie reduzierte Dehnungen bei erhöhter Temperatur resultieren. Dimensional stabilities, improved force modules and reduced elongation at elevated temperature result.
Demgemäß wurde das eingangs definierte Verfahren gefunden. Accordingly, the method defined above was found.
Die Durchführung von radikalisch initiierten Emulsionspolymerisationen von ethylenisch ungesättigten Monomeren in einem wässrigen Medium ist vielfach vorbeschrieben und dem Fachmann daher hinreichend bekannt [vgl. hierzu Emulsionspolymerisation in Encyclopedia of Polymer Science and Engineering, Vol. 8, Seiten 659 ff. (1987); D.C. Blackley, in High Polymer Latices, Vol. 1 , Seiten 35 ff. (1966); H. Warson, The Applications of Synthetic Resin Emulsions, Kapitel 5, Seiten 246 ff. (1972); D. Diederich, Chemie in unserer Zeit 24, Seiten 135 bis 142 (1990); Emulsion Polymerisation, Interscience Publishers, New York (1965); DE- A 40 03 422 und Dispersionen synthetischer Hochpolymerer, F. Hölscher, Springer-Verlag, Berlin (1969)]. Die radikalisch initiierte wässrige Emulsionspolymerisation erfolgt The implementation of free-radically initiated emulsion polymerizations of ethylenically unsaturated monomers in an aqueous medium has often been described above and is therefore sufficiently known to the person skilled in the art [cf. for this emulsion polymerization in Encyclopedia of Polymer Science and Engineering, Vol. 8, pages 659 et seq. (1987); DC Blackley, in High Polymer Latices, Vol. 1, pp. 35 et seq. (1966); H. Warson, The Applications of Synthetic Resin Emulsions, chapter 5, pages 246 ff. (1972); D. Diederich, Chemistry in Our Time 24, pages 135 to 142 (1990); Emulsion Polymerization, Interscience Publishers, New York (1965); DE-A 40 03 422 and dispersions of synthetic high polymers, F. Hölscher, Springer-Verlag, Berlin (1969)]. The free-radically initiated aqueous emulsion polymerization takes place
üblicherweise dergestalt, dass man die ethylenisch ungesättigten Monomeren, in der Regel unter Mitverwendung von Dispergierhilfsmitteln, wie Emulgatoren und/oder Schutzkolloiden, in wässrigem Medium dispers verteilt und mittels wenigstens eines wasserlöslichen radikalischen Polymerisationsinitiators polymerisiert. Von dieser allgemeinen usually in such a way that the ethylenically unsaturated monomers, usually with the concomitant use of dispersants, such as emulsifiers and / or protective colloids, dispersed in an aqueous medium and polymerized by means of at least one water-soluble radical polymerization initiator. From this general
Verfahrensweise unterscheidet sich das erfindungsgemäße Verfahren lediglich durch die Verwendung der spezifischen Monomeren A und B, welche in Anwesenheit einer Procedure, the method of the invention differs only by the use of specific monomers A and B, which in the presence of a
Ligningverbindung L polymerisiert werden. Ligning compound L are polymerized.
Von Bedeutung ist ferner, dass bei den erhaltenen wässrigen Polymerisat P-Dispersionen die Restgehalte an nicht umgesetzten ethylenisch ungesättigten Monomeren durch dem Fachmann ebenfalls bekannte chemische und/oder physikalische Methoden [siehe beispielsweise EP-A 771328, DE-A 19624299, DE-A 19621027, DE-A 19741 184, DE-A 19741 187, DE-A 19805122, DE-A 19828183, DE-A 19839199, DE-A 19840586 und It is also important that in the resulting aqueous polymer P dispersions the residual contents of unreacted ethylenically unsaturated monomers by the skilled person also known chemical and / or physical methods [see, for example, EP-A 771328, DE-A 19624299, DE-A 19621027 DE-A 19741 184, DE-A 19741 187, DE-A 19805122, DE-A 19828183, DE-A 19839199, DE-A 19840586 and
198471 15] herabgesetzt, die Polymerisatfeststoffgehalte durch Verdünnung oder 198471 15], the polymer solids content by dilution or
Aufkonzentration auf einen gewünschten Wert eingestellt oder den erhaltenen wässrigen Polymerisat P-Dispersionen weitere übliche Zusatzstoffe, wie beispielsweise bakterizide, schäum- oder Viskositätsmodifizierende Additive zugesetzt werden können. Concentration can be adjusted to a desired value or other customary additives, such as, for example, bactericidal, foaming or viscosity-modifying additives, can be added to the resulting aqueous polymer P dispersions.
Als Monomere A können alle monoethylenisch ungesättigte Verbindungen mit wenigstens einer Epoxygruppe und/oder einer N-Methylolgruppe und/oder Verbindungen, welche wenigstens zwei nichtkonjugierte ethylenisch ungesättigte Gruppen aufweisen, eingesetzt werden. As monomers A, it is possible to use all monoethylenically unsaturated compounds having at least one epoxy group and / or one N-methylol group and / or compounds which have at least two nonconjugated ethylenically unsaturated groups.
Als Monomere A, welche wenigstens eine Epoxygruppe aufweisen, seien insbesondere Vinyloxiran, Allyloxiran, Glycidylacrylat und/oder Glycidylmethacrylat genannt, wobei Glycidylacrylat und/oder Glycidylmethacrylat besonders bevorzugt sind. As monomers A, which have at least one epoxy group, in particular vinyloxirane, allyloxirane, glycidyl acrylate and / or glycidyl methacrylate may be mentioned, with glycidyl acrylate and / or glycidyl methacrylate being particularly preferred.
Als Monomere A kommen ferner alle monoethylenisch ungesättigten Verbindungen in Betracht, welche wenigstens eine N-Methylolgruppe aufweisen, wie beispielsweise N- Methylolamidverbindungen auf Basis von α,β-monoethylenisch ungesättigten C3- bis C6- Mono- oder Dicarbonsäureamiden, wie insbesondere N-Methylolacrylamid und N- Methylolmethacrylamid. Further suitable monomers A are all monoethylenically unsaturated compounds which have at least one N-methylol group, for example N-methylolamide compounds based on α, β-monoethylenically unsaturated C3- to C6-mono- or dicarboxylic acid amides, in particular N-methylolacrylamide and N-methylolmethacrylamide.
Zu den Monomeren A gehören ferner Verbindungen, welche wenigstens zwei The monomers A further include compounds which are at least two
nichtkonjugierte ethylenisch ungesättigte Gruppen, wie Vinyl-, Vinyliden- oder nonconjugated ethylenically unsaturated groups such as vinyl, vinylidene or
Alkenylgruppen aufweisen. Besonders vorteilhaft sind dabei die Di-Ester zweiwertiger Alkohole mit α,β-monoethylenisch ungesättigten Monocarbonsäuren unter denen die Acryl- und Methacrylsäure bevorzugt sind. Beispiele für derartige zwei nicht konjugierte ethylenisch ungesättigte Doppelbindungen aufweisende Monomere sind Alkylenglykoldiacrylate und -dimethacrylate, wie Ethylenglykoldiacrylat, 1 ,2-Propylenglykoldiacrylat, 1 ,3- Propylenglykoldiacrylat, 1 ,3-Butylenglykoldiacrylat, 1 ,4-Butylenglykoldiacrylat und Have alkenyl groups. Particularly advantageous are the diesters of dihydric alcohols with α, β-monoethylenically unsaturated monocarboxylic acids, among which acrylic and methacrylic acid are preferred. Examples of such two non-conjugated ethylenically unsaturated double bonds monomers are alkylene glycol diacrylates and dimethacrylates, such as ethylene glycol diacrylate, 1,2-propylene glycol diacrylate, 1,3-propylene glycol diacrylate, 1,3-butylene glycol diacrylate, 1,4-butylene glycol diacrylate and
Ethylenglykoldimethacrylat, 1 ,2-Propylenglykoldimethacrylat, 1 ,3-Ethylene glycol dimethacrylate, 1, 2-propylene glycol dimethacrylate, 1, 3
Propylenglykoldimethacrylat, 1 ,3-Butylenglykoldimethacrylat, 1 ,4-Butylenglykoldimethacrylat, Tri-Ester dreiwertiger Alkohole mit α,β-monoethylenisch ungesättigten Monocarbonsäuren, wie beispielsweise Glyzerintriacrylat, Glyzerintrimethacrylat, Trimethylolpropantriacrylat, Trimethylolpropantrimethacrylat, sowie Divinylbenzol, Vinylmethacrylat, Vinylacrylat, Propylene glycol dimethacrylate, 1,3-butylene glycol dimethacrylate, 1,4-butylene glycol dimethacrylate, tri-esters of trihydric alcohols with α, β-monoethylenically unsaturated monocarboxylic acids, such as glycerol triacrylate, glycerol trimethacrylate, trimethylolpropane triacrylate, trimethylolpropane trimethacrylate, and divinylbenzene, vinyl methacrylate, vinyl acrylate,
Allylmethacrylat, Allylacrylat, Diallylmaleat, Diallylfumarat, Methylenbisacrylamid, Allyl methacrylate, allyl acrylate, diallyl maleate, diallyl fumarate, methylenebisacrylamide,
Cyclopentadienylacrylat, Triallylcyanurat oder Triallylisocyanurat. Insbesondere bevorzugt sind 1 ,4-Butylenglykoldiacrylat, Allylmethacrylat und/oder Divinylbenzol, wobei unter Cyclopentadienyl acrylate, triallyl cyanurate or triallyl isocyanurate. Particularly preferred are 1, 4-butylene glycol diacrylate, allyl methacrylate and / or divinylbenzene, wherein
Divinylbenzol im Rahmen dieser Schrift 1 ,2-Divinylbenzol, 1 ,3-Divinylbenzol und/oder 1 ,4- Divinylbenzol verstanden werden soll. Divinylbenzene in the context of this document 1, 2-divinylbenzene, 1, 3-divinylbenzene and / or 1, 4-divinylbenzene to be understood.
Mit besonderem Vorteil ist das Monomere A ausgewählt ist aus der Gruppe umfassend N- Methylolacrylamid, N-Methylolmethacrylamid, Glycidylacrylat, Glycidylmethacrylat, 1 ,4- Butylenglykoldiacrylat, Allylmethacrylat und/oder Divinylbenzol. With particular advantage, the monomer A is selected from the group comprising N-methylolacrylamide, N-methylolmethacrylamide, glycidyl acrylate, glycidyl methacrylate, 1, 4-butylene glycol diacrylate, allyl methacrylate and / or divinylbenzene.
Als Monomere B können alle sich von den Monomeren A unterscheidenden ethylenisch ungesättigten Verbindungen eingesetzt werden, wobei die Monomeren B jedoch keinerlei ethylenisch ungesättigte C3- bis C6-Mono- und/oder C4- bis C6-Dicarbonsäuren sowie deren Salze und Anhydride oder monoethylenisch ungesättigte Verbindungen mit wenigstens einer siliziumhaltigen Gruppe, einer Hydroxyalkylgruppe oder einer Carbonylgruppe umfassen sollen. Dabei werden die Monomeren B in Art und Menge so gewählt, dass ein allein aus diesen ethylenisch ungesättigten Verbindungen in einpolymerisierter Form aufgebautes Polymerisat eine Glasübergangstemperatur im Bereich > 0 und ^ 50 °C aufweisen würde. As monomers B can all differing from the monomers A ethylenically unsaturated compounds are used, wherein the monomers B, however, no ethylenically unsaturated C3 to C6 monocarboxylic and / or C 4 - to C6-dicarboxylic acids and their salts and anhydrides or monoethylenically unsaturated Compounds having at least one silicon-containing group, a hydroxyalkyl group or a carbonyl group to include. The monomers B are selected in type and amount such that a polymer composed solely of these ethylenically unsaturated compounds in copolymerized form would have a glass transition temperature in the range> 0 and> 50 ° C.
Mit Vorteil sind die Monomeren B ausgewählt sind aus der Gruppe umfassend konjugierte aliphatische C4- bis Cg-Diene, Ester aus Vinylalkohol und einer C bis C10- Monocarbonsäure, Cr bis Cio-Alkylacrylate, Cr bis Cio-Alkylmethacrylate, ethylenisch ungesättigte C3- bis C6-Monocarbonsäurenitrile, ethylenisch ungesättigte C4- bis C6- Dicarbonsäurenitrile, C5- bis Cio-Cycloalkylacrylate und -methacrylate, C bis C10- Dialkylmaleinate und C bis Cio-Dialkylfumarate und vinylaromatische Monomere. Advantageously, the monomers B are selected from the group consisting of conjugated aliphatic C 4 - to Cg-dienes, esters of vinyl alcohol and a C to C10 monocarboxylic acid, Cr to Cio-alkyl acrylates, Cr to Cio-alkyl methacrylates, ethylenically unsaturated C3 bis C6-Monocarbonsäurenitrile ethylenically unsaturated C 4 - to C6 Dicarbonsäurenitrile, C5 to Cio-cycloalkyl acrylates and methacrylates, C to C 10 dialkyl maleates, and C to Cio-dialkyl fumarates and vinyl aromatic monomers.
Unter Cr bis Cio-Alkylgruppen sollen im Rahmen dieser Schrift lineare oder verzweigte Alkylreste mit 1 bis 10-Kohlenstoffatomen, beispielsweise Methyl, Ethyl, n-Propyl, iso-Propyl, n-Butyl, sec-Butyl, iso-Butyl, tert.-Butyl, n-Pentyl, iso-Pentyl, tert.-Pentyl n-Hexyl, 2- Ethylhexyl, n-Nonyl oder n-Decyl verstanden werden. Unter C5- bis Cio-Cycloalkylgruppen sind vorzugsweise Cyclopentyl- oder Cyclohexylgruppen zu verstehen, welche In the context of this document, C 1 - to C 10 -alkyl groups are understood as meaning linear or branched alkyl radicals having 1 to 10 carbon atoms, for example methyl, ethyl, n-propyl, isopropyl, n-butyl, sec-butyl, isobutyl, tert. Butyl, n-pentyl, iso-pentyl, tert-pentyl n-hexyl, 2-ethylhexyl, n-nonyl or n-decyl be understood. C 5 - to C 10 -cycloalkyl groups are preferably to be understood as meaning cyclopentyl or cyclohexyl groups
gegebenenfalls durch 1 , 2 oder 3 C bis C4-Alkylgruppen substituiert sein können. optionally substituted by 1, 2 or 3 C to C 4 alkyl groups.
Beispiele für Monomere B sind insbesondere 1 ,3-Butadien, Isopren, Vinylacetat, Examples of monomers B are, in particular, 1,3-butadiene, isoprene, vinyl acetate,
Vinylpropionat, Ethylacrylat, n-Propylacrylat, n-Butylacrylat, iso-Butylacrylat, sec-Butylacrylat, n-Hexylacrylat, 2-Ethylhexylacrylat, n-Hexylmethacrylat, 2-Ethylhexylmethacrylat, Vinyl propionate, ethyl acrylate, n-propyl acrylate, n-butyl acrylate, isobutyl acrylate, sec-butyl acrylate, n-hexyl acrylate, 2-ethylhexyl acrylate, n-hexyl methacrylate, 2-ethylhexyl methacrylate,
Methylmethacrylat, Ethylmethacrylat, n-Propylmethacrylat, n-Butylmethacrylat, iso- Butylmethacrylat, sec-Butylmethacrylat, n-Hexylmethacrylat, 2-Ethylhexylmethacrylat, Di-n- butylmaleinat, Di-n-butyl-fumarat, Styrol, α-Methylstyrol, o- oder p-Vinyltoluol, p- Acetoxystyrol, p-Bromstyrol, p-tert.-Butylstyrol, o-, m- oder p-Chlorstyrol, Acrylnitril, Methyl methacrylate, ethyl methacrylate, n-propyl methacrylate, n-butyl methacrylate, iso- Butyl methacrylate, sec-butyl methacrylate, n-hexyl methacrylate, 2-ethylhexyl methacrylate, di-n-butyl maleate, di-n-butyl fumarate, styrene, α-methylstyrene, o- or p-vinyltoluene, p-acetoxystyrene, p-bromostyrene, p tert-butylstyrene, o-, m- or p-chlorostyrene, acrylonitrile,
Methacrylnitril, Maleinsäuredinitril und/oder Fumarsäuredinitril. Methacrylonitrile, malononitrile and / or fumaronitrile.
Mit Vorteil werden die Monomeren B ausgewählt aus der Gruppe umfassend 2- Ethylhexylacrylat, n-Butylacrylat, Acrylnitril, 1 ,4-Butadien, Ethylacrylat, Vinylacetat, The monomers B are advantageously selected from the group comprising 2-ethylhexyl acrylate, n-butyl acrylate, acrylonitrile, 1,4-butadiene, ethyl acrylate, vinyl acetate,
Methylmethacrylat, Styrol und/oder tert.-Butylmethacrylat. Methyl methacrylate, styrene and / or tert-butyl methacrylate.
Von wesentlicher Bedeutung ist, dass die Monomeren B in Art und Menge so gewählt werden, dass ein allein aus diesen ethylenisch ungesättigten Monomeren in It is essential that the monomers B are selected in type and amount such that one of these ethylenically unsaturated monomers in
einpolymerisierter Form aufgebautes Polymerisat eine Glasübergangstemperatur im Bereich ä 0 und -i 50 °C und bevorzugt > 5 und ^ 30 °C aufweisen würde. copolymerized form polymer would have a glass transition temperature in the range ä 0 and -i 50 ° C and preferably> 5 and ^ 30 ° C.
Mit der Glasübergangstemperatur Tg, ist im Rahmen dieser Schrift der Grenzwert der Glasübergangstemperatur gemeint, dem diese gemäß G. Kanig (Kolloid-Zeitschrift & With the glass transition temperature Tg, in the context of this document the limit value of the glass transition temperature is meant, to which these according to G. Kanig (colloid journal &
Zeitschrift für Polymere, Bd. 190, Seite 1 , Gleichung 1 ) mit zunehmendem Molekulargewicht zustrebt. Die Tg wird im Rahmen dieser Schrift nach dem DSC-Verfahren ermittelt Journal of Polymers, Vol. 190, page 1, equation 1) tends to increase with increasing molecular weight. The Tg is determined in the context of this document by the DSC method
(Differential Scanning Calorimetry, 20 K/min, midpoint-Messung, DIN 53 765). Die Tg-Werte für die Homopolymerisate der meisten Monomeren sind bekannt und z.B. in Ullmann's Ecyclopedia of Industrial Chemistry, VCH Weinheim, 1992, Bd.5, Vol. A21 , S. 169 aufgeführt; weitere Quellen für Glasübergangstemperaturen von Homopolymerisaten bilden z.B. J. Brandrup, E.H. Immergut, Polymer Handbook, I st Ed., J. Wiley, New York 1966, 2nd Ed. J.Wiley, New York 1975, und 3rd Ed. J. Wiley, New York 1989). (Differential scanning calorimetry, 20 K / min, midpoint measurement, DIN 53 765). The Tg values for the homopolymers of most monomers are known and e.g. in Ullmann's Ecyclopedia of Industrial Chemistry, VCH Weinheim, 1992, Vol. 5, Vol. A21, p. 169; other sources of glass transition temperatures of homopolymers form e.g. J. Brandrup, E.H. Immergut, Polymer Handbook, I St Ed., J. Wiley, New York 1966, 2nd ed. J. Wiley, New York 1975, and 3rd Ed. J. Wiley, New York 1989).
Wesentlich ist jedoch, dass die Glasübergangstemperaturen nicht oder lediglich schwach vernetzter Polymerisate nach Fox (T.G. Fox, Bull. Am. Phys. Soc. 1956 [Ser. II] 1 , Seite 123 und gemäß Ullmann's Encyclopädie der technischen Chemie, Bd. 19, Seite 18, 4. Auflage, Verlag Chemie, Weinheim, 1980) in guter Näherung nach folgender Gleichung abgeschätzt werden können: It is essential, however, that the glass transition temperatures of non-crosslinked or only slightly crosslinked polymers according to Fox (TG Fox, Bull. Am. Phys. Soc. 1956 [Ser. II] 1, page 123 and Ullmann 's Encyclopadie der technischen Chemie, Vol , Page 18, 4th edition, Verlag Chemie, Weinheim, 1980) can be approximated by the following equation:
1/Tg = x1/Tg1 + x2/Tg2 + .... xn/Tgn, wobei x1 , x2, .... xn die Massenbrüche der Monomeren 1 , 2, .... n und Tg1 , Tg2, .... Tgn die Glasübergangstemperaturen der jeweils nur aus einem der Monomeren 1 , 2, .... n aufgebauten Polymerisaten in Grad Kelvin bedeuten. 1 / Tg = x1 / Tg1 + x2 / Tg2 + .... xn / Tgn, where x1, x2, .... xn are the mass fractions of the monomers 1, 2, .... n and Tg1, Tg2, .. Tgn the glass transition temperatures of each of only one of the monomers 1, 2, .... n constructed polymers in degrees Kelvin.
Von Bedeutung ist, dass die Monomeren B keinerlei ethylenisch ungesättigte C3- bis C6- Mono- und/oder C4- bis C6-Dicarbonsäuren sowie deren Salze und Anhydride oder monoethylenisch ungesättigte Verbindungen mit wenigstens einer siliziumhaltigen Gruppe, einer Hydroxyalkylgruppe oder einer Carbonylgruppe umfassen sollen. Derartige It is important that the monomers B no ethylenically unsaturated C3 to C6 monocarboxylic and / or C 4 - to comprise up to C6-dicarboxylic acids and their salts and anhydrides or monoethylenically unsaturated compounds having at least one silicon-containing group, a hydroxyalkyl group or a carbonyl , such
Verbindungen werden beispielsweise u.a. in der Schrift WO 2013/120752, Seite 5, Zeilen 1 bis 1 1 , 18 bis 28 und 36 bis 39 sowie Seite 6, Zeilen 24 bis 34, offenbart. Zur Klarstellung sei noch angemerkt, dass im Rahmen der vorliegenden Erfindung auch die Monomeren A keinerlei siliziumhaltige Gruppen, Hydroxyalkylgruppen oder Carbonylgruppen sowie Compounds are disclosed, for example, in WO 2013/120752, page 5, lines 1 to 11, 18 to 28 and 36 to 39 and page 6, lines 24 to 34, inter alia. For clarification It should also be noted that in the context of the present invention, the monomers A are no silicon-containing groups, hydroxyalkyl groups or carbonyl groups and
Carboxyl-, Carboxylat- oder Anhydridgruppen aufweisen sollen. Carboxyl, carboxylate or anhydride groups should have.
Erfindungsgemäß vorteilhaft werden zur Polymerisation ä 3,5 und -i 7 Gew.-% Monomere A, und According to the invention, for the polymerization, 3.5 and -i 7 wt .-% of monomers A, and
> 93 und < 96,5 Gew.-% Monomere B eingesetzt. > 93 and <96.5 wt .-% monomers B used.
Mit besonderem Vorteil werden jedoch zur Polymerisation ä 3,5 und -i 5,5 Gew.-% N-Methylolacrylamid, N-Methylolmethacrylamid, Glycidylacrylat, However, with particular advantage, for the polymerization, 3.5% by weight and 5.5% by weight of N-methylolacrylamide, N-methylolmethacrylamide, glycidyl acrylate,
Glycidylmethacrylat, 1 ,4-Butylenglykoldiacrylat, Allylmethacrylat und/oder Divinylbenzol, und  Glycidyl methacrylate, 1,4-butylene glycol diacrylate, allyl methacrylate and / or divinylbenzene, and
ä 94,5 und 96,5 Gew.-% 2-Ethylhexylacrylat, n-Butylacrylat, Acrylnitril, 1 ,4-Butadien, 94.5 and 96.5% by weight of 2-ethylhexyl acrylate, n-butyl acrylate, acrylonitrile, 1,4-butadiene,
Ethylacrylat, Vinylacetat, Methylmethacrylat, Styrol und/oder tert.- Ethyl acrylate, vinyl acetate, methyl methacrylate, styrene and / or tert.
Butylmethacrylat eingesetzt. Butyl methacrylate used.
In einer insbesondere vorteilhaften Ausführungsform werden als Monomere A Mischungen aus ethylenisch ungesättigten Verbindungen, welche wenigstens eine Epoxygruppe aufweisen, und Verbindungen, welche wenigstens zwei nichtkonjugierte ethylenisch ungesättigte Gruppen aufweisen oder Kombinationen aus ethylenisch ungesättigen In a particularly advantageous embodiment, the monomers A are mixtures of ethylenically unsaturated compounds which have at least one epoxy group, and compounds which have at least two non-conjugated ethylenically unsaturated groups or combinations of ethylenically unsaturated
Verbindungen, welche wenigstens eine N-Methylolgruppe aufweisen, und Verbindungen, welche wenigstens zwei nichtkonjugierte ethylenisch ungesättigte Gruppen aufweisen, wie beispielsweise Glycidylacrylat und/oder Glycidylmethacrylat in Kombination mit 1 ,4- Butylenglykoldiacrylat, Allylmethacrylat und/oder Divinylbenzol, vorzugsweise Compounds which have at least one N-methylol group, and compounds which have at least two non-conjugated ethylenically unsaturated groups, such as glycidyl acrylate and / or glycidyl methacrylate in combination with 1, 4-butylene glycol diacrylate, allyl methacrylate and / or divinylbenzene, preferably
Glycidylmethacrylat in Kombination mit 1 ,4-Butylenglykoldiacrylat oder N-Methylolacrylamid und/oder N-Methylolmethacrylamid in Kombination mit 1 ,4-Butylenglykoldiacrylat, Glycidyl methacrylate in combination with 1,4-butylene glycol diacrylate or N-methylolacrylamide and / or N-methylolmethacrylamide in combination with 1,4-butylene glycol diacrylate,
Allylmethacrylat und/oder Divinylbenzol, vorzugsweise N-Methylolacrylamid in Kombination mit 1 ,4-Butylenglykoldiacrylat, eingesetzt. Allyl methacrylate and / or divinylbenzene, preferably N-methylolacrylamide in combination with 1, 4-Butylenglykoldiacrylat used.
Erfindungsgemäß kann die Gesamtmenge der Monomeren A und B According to the invention, the total amount of monomers A and B
(Gesamtmonomerenmenge) im wässrigen Reaktionsmedium vor Initiierung der (Total monomer) in the aqueous reaction medium before initiation of
Polymerisationsreaktion vorgelegt werden. Es ist aber auch möglich, gegebenenfalls lediglich eine Teilmenge der Monomeren A und/oder B im wässrigen Reaktionsmedium vor Initiierung der Polymerisationsreaktion vorzulegen und dann nach Initiierung der Polymerization reaction are submitted. However, it is also possible, if appropriate, to initially introduce only a partial amount of the monomers A and / or B in the aqueous reaction medium before the initiation of the polymerization reaction and then after initiation of the reaction
Polymerisation unter Polymerisationsbedingungen während der radikalischen Polymerization under polymerization conditions during the free-radical
Emulsionspolymerisation die Gesamtmenge bzw. die gegebenenfalls verbliebene Emulsion polymerization the total amount or any remaining
Restmengen nach Maßgabe des Verbrauchs kontinuierlich mit gleichbleibenden oder sich ändernden Mengenströmen oder diskontinuierlich zuzugeben. Dabei kann die Dosierung der Monomeren A und B als separate Einzelströme, als inhomogene oder homogene Residual quantities according to the consumption continuously with constant or itself adding varying amounts of flow or discontinuously. The dosage of the monomers A and B as separate individual streams, as inhomogeneous or homogeneous
(Teil)gemische oder als Monomerenemulsion erfolgen. Mit Vorteil werden die Monomeren A und B in Form eines Monomerengemisches, insbesondere in Form einer wässrigen (Part) mixtures or carried out as a monomer emulsion. Advantageously, the monomers A and B in the form of a monomer mixture, in particular in the form of an aqueous
Monomerenemulsion dosiert. Monomer emulsion dosed.
Von Bedeutung ist jedoch, dass im Rahmen der vorliegenden Schrift erfindungsgemäß auch die dem Fachmann geläufigen Saat-, Stufen- und Gradientenfahrweisen mit umfasst sein sollen. It is important, however, that within the scope of the present document, the seed, step and gradient methods familiar to the person skilled in the art should also be included.
Im erfindungsgemäßen Verfahren werden vorteilhaft Dispergierhilfsmittel eingesetzt, welche sowohl die Monomerentröpfchen, wie auch die gebildeten Polymerisatteilchen im wässrigen Medium dispers verteilt halten und so die Stabilität der erzeugten wässrigen In the process according to the invention, it is advantageous to use dispersing aids which keep both the monomer droplets and the polymer particles formed dispersed in the aqueous medium and thus maintain the stability of the aqueous
Polymerisatdispersion gewährleisten. Als Dispergierhilfsmittel kommen sowohl die zur Durchführung von radikalischen wässrigen Emulsionspolymerisationen üblicherweise eingesetzten Schutzkolloide als auch Emulgatoren in Betracht. Ensuring polymer dispersion. Suitable dispersing agents are both the protective colloids commonly used to carry out free-radical aqueous emulsion polymerizations and emulsifiers.
Geeignete Schutzkolloide sind beispielsweise Polyvinylalkohole, Polyalkylenglykole, Suitable protective colloids are, for example, polyvinyl alcohols, polyalkylene glycols,
Alkalimetallsalze von Polyacrylsäuren und Polymethacrylsäuren, Gelatinederivate oder Acrylsäure, Methacrylsäure, Maleinsäureanhydrid, 2-Acrylamido-2-methylpropansulfonsäure und/oder 4-Styrolsulfonsäure enthaltende Copolymerisate und deren Alkalimetallsalze aber auch N-Vinylpyrrolidon, N-Vinylcaprolactam, N-Vinylcarbazol, 1 -Vinylimidazol, 2- Vinylimidazol, 2-Vinylpyridin, 4-Vinylpyridin, Acrylamid, Methacrylamid, Alkali metal salts of polyacrylic acids and polymethacrylic acids, gelatin derivatives or acrylic acid, methacrylic acid, maleic anhydride, 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid and / or 4-styrenesulfonic acid-containing copolymers and their alkali metal salts but also N-vinylpyrrolidone, N-vinylcaprolactam, N-vinylcarbazole, 1-vinylimidazole, 2-vinylimidazole, 2-vinylpyridine, 4-vinylpyridine, acrylamide, methacrylamide,
amingruppentragende Acrylate, Methacrylate, Acrylamide und/oder Methacrylamide enthaltende Homo- und Copolymerisate. Eine ausführliche Beschreibung weiterer geeigneter Schutzkolloide findet sich in Houben-Weyl, Methoden der organischen Chemie, Band XIV/1 , Makromolekulare Stoffe, Georg-Thieme-Verlag, Stuttgart, 1961 , Seiten 41 1 bis 420. amine-group-containing acrylates, methacrylates, acrylamides and / or methacrylamides containing homopolymers and copolymers. A detailed description of other suitable protective colloids can be found in Houben-Weyl, Methods of Organic Chemistry, Volume XIV / 1, Macromolecular substances, Georg-Thieme-Verlag, Stuttgart, 1961, pages 41 1 to 420.
Selbstverständlich können auch Gemische aus Schutzkolloiden und/oder Emulgatoren eingesetzt werden. Häufig werden als Dispergiermittel ausschließlich Emulgatoren eingesetzt, deren relative Molekulargewichte im Unterschied zu den Schutzkolloiden üblicherweise unter 1000 liegen. Sie können sowohl anionischer, kationischer oder nichtionischer Natur sein. Selbstverständlich müssen im Falle der Verwendung von Of course, mixtures of protective colloids and / or emulsifiers can be used. Frequently, dispersants used are exclusively emulsifiers whose relative molecular weights, in contrast to the protective colloids, are usually below 1000. They may be anionic, cationic or nonionic in nature. Of course, in the case of using
Gemischen grenzflächenaktiver Substanzen die Einzelkomponenten miteinander verträglich sein, was im Zweifelsfall an Hand weniger Vorversuche überprüft werden kann. Im Mixtures of surface-active substances, the individual components to be compatible with each other, which can be checked in doubt by hand on fewer preliminary tests. in the
Allgemeinen sind anionische Emulgatoren untereinander und mit nichtionischen Emulgatoren verträglich. Desgleichen gilt auch für kationische Emulgatoren, während anionische und kationische Emulgatoren meistens nicht miteinander verträglich sind. Eine Übersicht geeigneter Emulgatoren findet sich in Houben-Weyl, Methoden der organischen Chemie, Band XIV/1 , Makromolekulare Stoffe, Georg-Thieme-Verlag, Stuttgart, 1961 , Seiten 192 bis 208. Generally, anionic emulsifiers are compatible with each other and with nonionic emulsifiers. The same applies to cationic emulsifiers, while anionic and cationic emulsifiers are usually incompatible with each other. An overview of suitable emulsifiers can be found in Houben-Weyl, Methods of Organic Chemistry, Volume XIV / 1, Macromolecular Materials, Georg-Thieme-Verlag, Stuttgart, 1961, pages 192 to 208.
Als Dispergierhilfsmittel werden jedoch insbesondere Emulgatoren eingesetzt. Gebräuchliche nichtionische Emulgatoren sind z.B. ethoxylierte Mono-, Di- und Tri- Alkylphenole (EO-Grad: 3 bis 50, Alkylrest: C4 bis C12) sowie ethoxylierte Fettalkohole (EO- Grad: 3 bis 80; Alkylrest: Cs bis C36) . Beispiele hierfür sind die Lutensol® A-Marken (C12CM- Fettalkoholethoxylate, EO-Grad: 3 bis 8), Lutensol® AO-Marken (C13C15- Oxoalkoholethoxylate, EO-Grad: 3 bis 30), Lutensol® AT-Marken (CieCis- Fettalkoholethoxylate, EO-Grad: 1 1 bis 80), Lutensol® ON-Marken (C10- Oxoalkoholethoxylate, EO-Grad: 3 bis 1 1 ) und die Lutensol® TO-Marken (C13- Oxoalkoholethoxylate, EO-Grad: 3 bis 20) der Fa. BASF SE. However, emulsifiers are used in particular as dispersing aids. Common nonionic emulsifiers are, for example, ethoxylated mono-, di- and tri-alkylphenols (EO degree: 3 to 50, alkyl radical: C 4 to C 12) and also ethoxylated fatty alcohols (EO degree: 3 to 80, alkyl radical: Cs to C36). Examples are the Lutensol ® A grades (C12CM- fatty alcohol ethoxylates, EO units: 3 to 8), Lutensol ® AO-marks (C13C15- oxo alcohol ethoxylates, EO units: 3 to 30), Lutensol ® AT-marks (CieCis- fatty alcohol ethoxylates, EO units: 1 1 to 80), Lutensol ® ON brands (C10 oxo alcohol ethoxylates, EO units: 3 to 1: 1) and the Lutensol ® tO brands (C13 oxo alcohol ethoxylates, EO units: 3 to 20 ) from BASF SE.
Übliche anionische Emulgatoren sind z.B. Alkalimetall- und Ammoniumsalze von Typical anionic emulsifiers are e.g. Alkali metal and ammonium salts of
Alkylsulfaten (Alkylrest: Cs bis C12), von Schwefelsaurehalbestern ethoxylierter Alkanole (EO- Grad: 4 bis 30, Alkylrest: C12 bis Ci8) und ethoxylierter Alkylphenole (EO-Grad: 3 bis 50, Alkylrest: C4 bis C12), von Alkylsulfonsäuren (Alkylrest: C12 bis Cie) und von Alkyl sulfates (alkyl radical: Cs to C12), ethoxylated of sulfuric acid monoesters of alkanols (EO degree: from 4 to 30, alkyl radical: C12 to C 8) and ethoxylated alkylphenols (EO units: 3 to 50, alkyl radical: C4 to C12), of Alkylsulfonic acids (alkyl radical: C12 to Cie) and of
Alkylarylsulfonsäuren (Alkylrest: C9 bis Cis) . Alkylarylsulfonic acids (alkyl radical: C9 to Cis).
Als weitere anionische Emulgatoren haben sich ferner Verbindungen der allgemeinen Formel Other anionic emulsifiers further compounds of the general formula
worin R1 und R2 H-Atome oder C4- bis C24-Alkyl bedeuten und nicht gleichzeitig H-Atome sind, und M1 und M2 Alkalimetallionen und/oder Ammoniumionen sein können, als geeignet erwiesen. In der allgemeinen Formel (I) bedeuten R1 und R2 bevorzugt lineare oder verzweigte Alkylreste mit 6 bis 18 C-Atomen, insbesondere mit 6, 12 und 16 C-Atomen oder Wasserstoff, wobei R1 und R2 nicht beide gleichzeitig H-Atome sind. M1 und M2 sind bevorzugt Natrium, Kalium oder Ammonium, wobei Natrium besonders bevorzugt ist. wherein R 1 and R 2 hydrogen atoms or C 4 - to C2 to 4 alkyl and simultaneously hydrogen atoms are not, and M 1 and M 2 alkali metal ions and / or ammonium ions have been found to be suitable. In the general formula (I), R 1 and R 2 are preferably linear or branched alkyl radicals having 6 to 18 C atoms, in particular having 6, 12 and 16 C atoms or hydrogen, where R 1 and R 2 are not both simultaneously H and Atoms are. M 1 and M 2 are preferably sodium, potassium or ammonium, with sodium being particularly preferred.
Besonders vorteilhaft sind Verbindungen (I), in denen M1 und M2 Natrium, R1 ein verzweigter Alkylrest mit 12 C-Atomen und R2 ein H-Atom oder R1 ist. Häufig werden technische Particularly advantageous compounds (I) are those in which M 1 and M 2 are sodium, R 1 is a branched alkyl radical having 12 C atoms and R 2 is an H atom or R 1 . Often, technical
Gemische verwendet, die einen Anteil von 50 bis 90 Gew.-% des monoalkylierten Produktes aufweisen, wie beispielsweise Dowfax® 2A1 (Marke der Dow Chemical Company). Die Verbindungen (I) sind allgemein bekannt, z.B. aus US-A 4269749, und im Handel erhältlich. Mixtures used which have a proportion of 50 to 90 wt .-% of the monoalkylated product, such as Dowfax ® 2A1 (trademark of Dow Chemical Company). The compounds (I) are well known, for example from US-A 4269749, and commercially available.
Geeignete kationenaktive Emulgatoren sind in der Regel einen C6- bis Cis-Alkyl-, -Alkylaryl- oder heterocyclischen Rest aufweisende primäre, sekundäre, tertiäre oder quartäre Suitable cationic emulsifiers are generally a primary, secondary, tertiary or quaternary C6- to Cis-alkyl, -alkylaryl or heterocyclic radical
Ammoniumsalze, Alkanolammoniumsalze, Pyridiniumsalze, Imidazoliniumsalze, Ammonium salts, alkanolammonium salts, pyridinium salts, imidazolinium salts,
Oxazoliniumsalze, Morpholiniumsalze, Thiazoliniumsalze sowie Salze von Aminoxiden, Chinoliniumsalze, Isochinoliniumsalze, Tropyliumsalze, Sulfoniumsalze und Phosphoniumsalze. Beispielhaft genannt seien Dodecylammoniumacetat oder das entsprechende Sulfat, die Sulfate oder Acetate der verschiedenen 2-(N,N,N- Trimethylammonium)ethylparaffinsäureester, N-Cetylpyridiniumsulfat, N- Laurylpyridiniumsulfat sowie N-Cetyl-N,N,N-trimethylammoniumsulfat, N-Dodecyl-N,N,N- trimethylammoniumsulfat, N-Octyl-N,N,N-trimethlyammoniumsulfat, N,N-Distearyl-N,N- dimethylammoniumsulfat sowie das Gemini-Tensid Ν,Ν'-Oxazolinium salts, morpholinium salts, thiazolinium salts and salts of amine oxides, quinolinium salts, isoquinolinium salts, tropylium salts, sulfonium salts and Phosphonium. Examples include dodecylammonium acetate or the corresponding sulfate, the sulfates or acetates of the various 2- (N, N, N-trimethylammonium) ethylparaffinsäureester, N-Cetylpyridiniumsulfat, N-Laurylpyridiniumsulfat and N-cetyl-N, N, N-trimethylammonium sulfate, N- Dodecyl-N, N, N-trimethylammonium sulfate, N-octyl-N, N, N-trimethylammonium sulfate, N, N-distearyl-N, N-dimethylammonium sulfate and the gemini surfactant Ν, Ν'-
(Lauryldimethyl)ethylendiamindisulfat, ethoxyliertes Talgfettalkyl-N-methylammoniumsulfat und ethoxyliertes Oleylamin (beispielsweise Uniperol® AC der Fa. BASF SE, ca. 1 1 (Lauryl) ethylendiamindisulfat, ethoxylated tallow alkyl-N-methyl ammonium sulfate and ethoxylated oleylamine (for example Uniperol.RTM ® AC from. BASF SE, about 1 1
Ethylenoxideinheiten). Zahlreiche weitere Beispiele finden sich in H. Stäche, Tensid- Taschenbuch, Carl-Hanser-Verlag, München, Wien, 1981 und in McCutcheon's, Emulsifiers & Detergents, MC Publishing Company, Glen Rock, 1989. Günstig ist, wenn die anionischen Gegengruppen möglichst gering nucleophil sind, wie beispielsweise Perchlorat, Sulfat, Phosphat, Nitrat und Carboxylate, wie beispielsweise Acetat, Trifluoracetat, Trichloracetat, Propionat, Oxalat, Citrat, Benzoat, sowie konjugierte Anionen von Organosulfonsäuren, wie zum Beispiel Methylsulfonat, Trifluormethylsulfonat und para-Toluolsulfonat, weiterhin Tetrafluoroborat, Tetraphenylborat, Tetrakis(pentafluorophenyl)borat, Tetrakis[bis(3,5- trifluormethyl)phenyl]borat, Hexafluorophosphat, Hexafluoroarsenat oder Ethylene oxide). Numerous other examples can be found in H. Stäche, Tensid-Taschenbuch, Carl-Hanser-Verlag, Munich, Vienna, 1981, and in McCutcheon's, Emulsifiers & Detergents, MC Publishing Company, Glen Rock, 1989. It is favorable if the anionic counterparts are as possible are low nucleophilic, such as perchlorate, sulfate, phosphate, nitrate and carboxylates, such as acetate, trifluoroacetate, trichloroacetate, propionate, oxalate, citrate, benzoate, as well as conjugated anions of organosulfonic acids, such as methylsulfonate, trifluoromethylsulfonate and para-toluenesulfonate Tetrafluoroborate, tetraphenylborate, tetrakis (pentafluorophenyl) borate, tetrakis [bis (3,5-trifluoromethyl) phenyl] borate, hexafluorophosphate, hexafluoroarsenate or
Hexafluoroantimonat. Hexafluoroantimonate.
Die als Dispergierhilfsmittel bevorzugt eingesetzten Emulgatoren werden vorteilhaft in einer Gesamtmenge ä 0,005 und ^ 10 Gew.-%, vorzugsweise ä 0,01 und ^ 5 Gew.-%, insbesondere ä 0,1 und ^ 3 Gew.-%, jeweils bezogen auf die Gesamtmonomerenmenge, eingesetzt. The emulsifiers preferably used as dispersants are advantageously in a total amount ä 0,005 and ^ 10 wt .-%, preferably 0.01 and ^ 5 wt .-%, in particular 0.1 and 3 wt .-%, each based on the total amount of monomers used.
Die Gesamtmenge der als Dispergierhilfsmittel zusätzlich oder statt der Emulgatoren eingesetzten Schutzkolloide beträgt oft > 0,1 und ^ 40 Gew.-% und häufig ä 0,2 und ^ 25 Gew.-%, jeweils bezogen die Gesamtmonomerenmenge. The total amount of the protective colloids used as dispersing aids in addition to or instead of the emulsifiers is often> 0.1 and 40% by weight and frequently equal to 0.2 and 25% by weight, in each case based on the total amount of monomers.
Erfindungsgemäß bevorzugt werden jedoch anionische und/oder nichtionische Emulgatoren und insbesondere bevorzugt anionische Emulgatoren als alleinige Dispergierhilfsmittel eingesetzt. According to the invention, however, preference is given to using anionic and / or nonionic emulsifiers and, with particular preference, anionic emulsifiers as sole dispersing aids.
Erfindungsgemäß kann die Gesamtmenge der Dispergierhilfsmittel im wässrigen According to the invention, the total amount of the dispersing aids in the aqueous
Reaktionsmedium vor Initiierung der Polymerisationsreaktion vorgelegt werden. Es ist aber auch möglich, gegebenenfalls lediglich eine Teilmenge der Dispergierhilfsmittel im wässrigen Reaktionsmedium vor Initiierung der Polymerisationsreaktion vorzulegen und dann unter Polymerisationsbedingungen während der radikalischen Emulsionspolymerisation die Gesamtmenge bzw. die gegebenenfalls verbliebene Restmenge der Dispergierhilfsmittel kontinuierlich oder diskontinuierlich zuzugeben. Bevorzugt erfolgt die Zugabe der Haupt- (d.h. > 50 Gew.-%) oder der Gesamtmenge der Dispergierhilfsmittel in Form einer wässrigen Monomerenemulsion. Die Auslösung der radikalisch initiierten wässrigen Emulsionspolymerisation erfolgt mittels eines radikalischen Polymerisationsinitiators (Radikalinitiator). Es kann sich dabei prinzipiell sowohl um Peroxide als auch um Azoverbindungen handeln. Selbstverständlich kommen auch Redoxinitiatorsysteme in Betracht. Als Peroxide können prinzipiell anorganische Peroxide, wie Wasserstoffperoxid oder Peroxodisulfate, wie die Mono- oder Di-Alkalimetalloder Ammoniumsalze der Peroxodischwefelsäure, wie beispielsweise deren Mono- und Di- Natrium-, -Kalium- oder Ammoniumsalze oder organische Peroxide, wie Alkylhydroperoxide, beispielsweise tert.-Butyl-, p-Menthyl- oder Cumylhydroperoxid, sowie Dialkyl- oder Reaction medium before initiation of the polymerization reaction are presented. However, it is also possible, if appropriate, to initially introduce only a subset of the dispersing aids in the aqueous reaction medium before initiation of the polymerization reaction and then to add continuously or discontinuously under polymerization conditions during the free-radical emulsion polymerization the total amount or any residual amount of the dispersing aids remaining. Preferably, the addition of the main (ie> 50 wt .-%) or the total amount of the dispersants in the form of an aqueous monomer emulsion. The release of the free-radically initiated aqueous emulsion polymerization takes place by means of a free-radical polymerization initiator (free-radical initiator). In principle, these can be both peroxides and azo compounds. Of course, redox initiator systems come into consideration. As peroxides may in principle inorganic peroxides, such as hydrogen peroxide or peroxodisulfates, such as the mono- or di-Alkalimetalloder or ammonium salts of peroxodisulfuric, such as their mono- and di- sodium, potassium or ammonium salts or organic peroxides such as alkyl hydroperoxides, for example, tert. Butyl, p-menthyl or cumyl hydroperoxide, as well as dialkyl or
Diarylperoxide, wie Di-tert.-Butyl- oder Di-Cumylperoxid eingesetzt werden. Als Diarylperoxide, such as di-tert-butyl or di-cumyl peroxide can be used. When
Azoverbindung finden im Wesentlichen 2,2'-Azobis(isobutyronitril), 2,2'-Azobis(2,4- dimethylvaleronitril) und 2,2'-Azobis(amidinopropyl)dihydrochlorid (AIBA, entspricht V-50 von Wako Chemicals) Verwendung. Als Oxidationsmittel für Redoxinitiatorsysteme kommen im Wesentlichen die oben genannten Peroxide in Betracht. Als entsprechende Reduktionsmittel können Schwefelverbindungen mit niedriger Oxidationsstufe, wie Alkalisulfite, beispielsweise Kalium- und/oder Natriumsulfit, Alkalihydrogensulfite, beispielsweise Kalium- und/oder Natriumhydrogensulfit, Alkalimetabisulfite, beispielsweise Kalium- und/oder Azo compounds used are essentially 2,2-azobis (isobutyronitrile), 2,2'-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile), and 2,2'-azobis (amidinopropyl) dihydrochloride (AIBA, corresponding to V-50 from Wako Chemicals) , Suitable oxidizing agents for redox initiator systems are essentially the abovementioned peroxides. Suitable reducing agents may be sulfur compounds having a low oxidation state, such as alkali metal sulfites, for example potassium and / or sodium sulfite, alkali hydrogen sulfites, for example potassium and / or sodium hydrogen sulfite, alkali metal bisulfites, for example potassium and / or
Natriummetabisulfit, Formaldehydsulfoxylate, beispielsweise Kalium- und/oder Natriummetabisulfit, Formaldehydsulfoxylate, for example, potassium and / or
Natriumformaldehydsulfoxylat, Alkalisalze, speziell Kalium- und/oder Natriumsalze aliphatische Sulfinsäuren und Alkalimetallhydrogensulfide, wie beispielsweise Kalium- und/oder Natriumhydrogensulfid, Salze mehrwertiger Metalle, wie Eisen-(ll)-sulfat, Eisen-(ll)- Ammoniumsulfat, Eisen-(ll)-phosphat, Endiole, wie Dihydroxymaleinsaure, Benzoin und/oder Ascorbinsäure sowie reduzierende Saccharide, wie Sorbose, Glucose, Fructose und/oder Dihydroxyaceton eingesetzt werden. In der Regel beträgt die Menge des eingesetzten Radikalinitiators, bezogen auf die Gesamtmonomerenmenge, 0,01 bis 5 Gew.-%, bevorzugt 0,1 bis 3 Gew.-% und insbesondere bevorzugt 0,2 bis 1 ,5 Gew.-%. Sodium formaldehyde sulfoxylate, alkali salts, especially potassium and / or sodium salts, aliphatic sulfinic acids and alkali metal hydrosulfides, such as potassium and / or sodium hydrosulfide, salts of polyvalent metals, such as iron (II) sulfate, iron (II) ammonium sulfate, iron (II ) phosphate, endiols, such as dihydroxymaleic acid, benzoin and / or ascorbic acid, and reducing saccharides, such as sorbose, glucose, fructose and / or dihydroxyacetone. In general, the amount of the radical initiator used, based on the total amount of monomers, 0.01 to 5 wt .-%, preferably 0.1 to 3 wt .-% and particularly preferably 0.2 to 1, 5 wt .-%.
Im erfindungsgemäßen Verfahren kann die Gesamtmenge des Radikalinitiators im wässrigen Reaktionsmedium vor Initiierung der Polymerisationsreaktion vorgelegt werden. Es ist aber auch möglich, gegebenenfalls lediglich eine Teilmenge des Radikalinitiators im wässrigen Reaktionsmedium vor Initiierung der Polymerisationsreaktion vorzulegen und dann unter Polymerisationsbedingungen während der radikalischen Emulsionspolymerisation die Gesamtmenge bzw. die gegebenenfalls verbliebene Restmenge nach Maßgabe des In the process according to the invention, the total amount of the radical initiator in the aqueous reaction medium can be initially introduced before the initiation of the polymerization reaction. However, it is also possible, if appropriate, to initially introduce only a partial amount of the free-radical initiator in the aqueous reaction medium before initiation of the polymerization reaction and then under polymerization conditions during the free-radical emulsion polymerization, the total amount or the remaining amount remaining in accordance with the
Verbrauchs kontinuierlich oder diskontinuierlich zuzugeben. Consumption continuously or discontinuously.
Unter Initiierung der Polymerisationsreaktion wird der Start der Polymerisationsreaktion der im Polymerisationsgefäß vorliegenden Monomeren nach Radikalbildung des Radikalinitiators verstanden. Dabei kann die Initiierung der Polymerisationsreaktion durch Zugabe von Radikalinitiator zum wässrigen Polymerisationsgemisch im Polymerisationsgefäß unter Polymerisationsbedingungen erfolgen. Es ist aber auch möglich, dass eine Teil- oder die Gesamtmenge des Radikalinitiators dem die vorgelegten Monomeren enthaltenden wässrigen Polymerisationsgemisch im Polymerisationsgefäß unter Bedingungen, welche nicht geeignet sind eine Polymerisationsreaktion auszulösen, beispielsweise bei tiefer Temperatur, zugegeben werden und danach im wässrigen Polymerisationsgemisch Polymerisationsbedingungen eingestellt werden. Unter Polymerisationsbedingungen sind dabei generell diejenigen Temperaturen und Drücke zu verstehen, unter denen die radikalisch initiierte wässrige Emulsionspolymerisation mit ausreichender Initiation of the polymerization reaction is understood to mean the start of the polymerization reaction of the monomers present in the polymerization vessel after radical formation of the radical initiator. In this case, the initiation of the polymerization reaction by adding radical initiator to the aqueous polymerization mixture in the polymerization vessel can be carried out under polymerization conditions. However, it is also possible that a partial or total amount of the free radical initiator is added to the aqueous polymerization mixture containing the monomers present in the polymerization vessel under conditions which are not suitable for triggering a polymerization reaction, for example at low temperature, and then in the aqueous polymerization mixture Polymerization conditions are set. Under polymerization conditions are generally those temperatures and pressures to understand under which the free-radically initiated aqueous emulsion polymerization with sufficient
Polymerisationsgeschwindigkeit verläuft. Sie sind insbesondere abhängig vom verwendeten Radikalinitiator. Vorteilhaft werden Art und Menge des Radikalinitiators, die Polymerization proceeds. They are dependent, in particular, on the radical initiator used. The type and amount of the radical initiator, which are advantageous
Polymerisationstemperatur und der Polymerisationsdruck so ausgewählt, dass der Polymerization temperature and the polymerization pressure selected so that the
Radikalinitiator eine Halbwertszeit < 3 Stunden, insbesondere vorteilhaft < 1 Stunde und ganz besonders vorteilhaft < 30 Minuten aufweist und dabei immer genügend Startradikale zur Verfügung stehen, um die Polymerisationsreaktion zu initiieren und aufrechtzuerhalten. Radical initiator has a half life <3 hours, more preferably <1 hour and most preferably <30 minutes and there are always enough starting radicals are available to initiate and maintain the polymerization reaction.
Als Reaktionstemperatur für die radikalische wässrige Emulsionspolymerisation kommt der gesamte Bereich von 0 bis 170 °C in Betracht. Dabei werden in der Regel Temperaturen von 50 bis 120 °C, bevorzugt 60 bis 1 10 °C und insbesondere bevorzugt 70 bis 100 °C angewendet. Die radikalische wässrige Emulsionspolymerisation kann bei einem Druck kleiner, gleich oder größer 1 atm [1 ,013 bar (absolut), Atmosphärendruck] durchgeführt werden, so dass die Polymerisationstemperatur 100 °C übersteigen und bis zu 170 °C betragen kann. Bei Anwesenheit von Monomeren A bis F mit einem niedrigen Siedepunkt wird die Emulsionspolymerisation vorzugsweise unter erhöhtem Druck durchgeführt. Dabei kann der Druck 1 ,2, 1 ,5, 2, 5, 10, 15 bar (absolut) oder noch höhere Werte einnehmen. Wird die Emulsionspolymerisation im Unterdruck durchgeführt, werden Drücke von 950 mbar, häufig von 900 mbar und oft 850 mbar (absolut) eingestellt. Vorteilhaft wird die radikalische wässrige Emuslionspolymerisation bei 1 atm unter Sauerstoffausschluss, insbesondere unter Inertgasatmosphäre, wie beispielsweise unter Stickstoff oder Argon durchgeführt. The reaction temperature for the free-radical aqueous emulsion polymerization is the entire range from 0 to 170 ° C into consideration. In this case, temperatures of 50 to 120 ° C, preferably 60 to 1 10 ° C and particularly preferably 70 to 100 ° C are applied in the rule. The free-radical aqueous emulsion polymerization may be carried out at a pressure less than or equal to 1 atm [1.013 bar (absolute), atmospheric pressure] such that the polymerization temperature may exceed 100 ° C and may be up to 170 ° C. In the presence of monomers A to F having a low boiling point, the emulsion polymerization is preferably carried out under elevated pressure. The pressure may be 1, 2, 1, 5, 2, 5, 10, 15 bar (absolute) or even higher values. If the emulsion polymerization is carried out under reduced pressure, pressures of 950 mbar, often 900 mbar and often 850 mbar (absolute) are set. The free-radical aqueous emulsion polymerization is advantageously carried out at 1 atm with exclusion of oxygen, in particular under an inert gas atmosphere, for example under nitrogen or argon.
Erfindungsgemäß kann das wässrige Reaktionsmedium prinzipiell auch in untergeordneten Mengen (< 5 Gew.-%) wasserlösliche organische Lösungsmittel, wie beispielsweise According to the invention, the aqueous reaction medium can in principle also in minor amounts (<5 wt .-%) of water-soluble organic solvents, such as
Methanol, Ethanol, Isopropanol, Butanole, Pentanole, aber auch Aceton etc. umfassen. Bevorzugt wird das erfindungsgemäße Verfahren jedoch in Abwesenheit solcher Methanol, ethanol, isopropanol, butanols, pentanols, but also acetone, etc. include. However, the inventive method is preferred in the absence of such
Lösungsmittel durchgeführt. Solvent carried out.
Neben den vorgenannten Komponenten können während der Emulsionspolymerisation optional auch radikalkettenübertragende Verbindungen eingesetzt werden, um das In addition to the abovementioned components, it is also possible during the emulsion polymerization to optionally use free-radical chain transfer compounds in order to obtain the
Molekulargewicht der durch die Polymerisation zugänglichen Emulsionspolymerisate zu reduzieren bzw. zu kontrollieren. Dabei kommen im Wesentlichen aliphatische und/oder araliphatische Halogenverbindungen, wie beispielsweise n-Butylchlorid, n-Butylbromid, n- Butyljodid, Methylenchlorid, Ethylendichlorid, Chloroform, Bromoform, Bromtrichlormethan, Dibromdichlormethan, Tetrachlorkohlenstoff, Tetrabromkohlenstoff, Benzylchlorid, To reduce or control the molecular weight of the accessible by the polymerization emulsion polymers. These are essentially aliphatic and / or araliphatic halogen compounds, such as, for example, n-butyl chloride, n-butyl bromide, n-butyl iodide, methylene chloride, ethylene dichloride, chloroform, bromoform, bromotrichloromethane, dibromodichloromethane, carbon tetrachloride, carbon tetrabromide, benzyl chloride,
Benzylbromid, organische Thioverbindungen, wie primäre, sekundäre oder tertiäre aliphatische Thiole, wie beispielsweise Ethanthiol, n-Propanthiol, 2-Propanthiol, n-Butanthiol,Benzylbromid, organic thio compounds, such as primary, secondary or tertiary aliphatic thiols, such as ethanethiol, n-propanethiol, 2-propanethiol, n-butanethiol,
2- Butanthiol, 2-Methyl-2-propanthiol, n-Pentanthiol, 2-Pentanthiol, 3-Pentanthiol, 2-Methyl-2- butanthiol, 3-Methyl-2-butanthiol, n-Hexanthiol, 2-Hexanthiol, 3-Hexanthiol, 2-Methyl-2- pentanthiol, 3-Methyl-2-pentanthiol, 4-Methyl-2-pentanthiol, 2-Methyl-3-pentanthiol, 3-Methyl-2- butanethiol, 2-methyl-2-propanethiol, n-pentanethiol, 2-pentanethiol, 3-pentanethiol, 2-methyl-2-butanethiol, 3-methyl-2-butanethiol, n-hexanethiol, 2-hexanethiol, 3 Hexanethiol, 2-methyl-2-pentanethiol, 3-methyl-2-pentanethiol, 4-methyl-2-pentanethiol, 2-methyl-3-pentanethiol, 3-methyl
3- pentanthiol, 2-Ethylbutanthiol, 2-Ethyl-2-butanthiol, n-Heptanthiol und seine isomeren Verbindungen, n-Octanthiol und seine isomeren Verbindungen, n-Nonanthiol und seine isomeren Verbindungen, n-Decanthiol und seine isomeren Verbindungen, n-Undecanthiol und seine isomeren Verbindungen, n-Dodecanthiol und seine isomeren Verbindungen, n- Tridecanthiol und seine isomeren Verbindungen, substituierte Thiole, wie beispielsweise 2- Hydroxyethanthiol, aromatische Thiole, wie Benzolthiol, ortho-, meta-, oder para- Methylbenzolthiol, sowie alle weiteren im Polymerhandbook 3rd edtition, 1989, J. Brandrup und E.H. Immergut, John Wiley & Sons, Abschnitt II, Seiten 133 bis 141 , beschriebenen Schwefelverbindungen, aber auch aliphatische und/oder aromatische Aldehyde, wie 3-pentanethiol, 2-ethylbutanethiol, 2-ethyl-2-butanethiol, n-heptanethiol and its isomers Compounds, n-octanethiol and its isomeric compounds, n-nonanethiol and its isomeric compounds, n-decanethiol and its isomeric compounds, n-undecanethiol and its isomeric compounds, n-dodecanethiol and its isomeric compounds, n-tridecanethiol and its isomeric compounds, substituted thiols, such as, for example, 2-hydroxyethanethiol, aromatic thiols, such as benzenethiol, ortho-, meta-, or para-methylbenzenethiol, and all others in Polymer Handbook 3rd Edtition, 1989, J. Brandrup and EH Immergut, John Wiley & Sons, Section II , Pages 133 to 141 described sulfur compounds, but also aliphatic and / or aromatic aldehydes, such as
Acetaldeyhd, Propionaldehyd und/oder Benzaldehyd, ungesättigte Fettsäuren, wie Ölsäure, Diene mit nicht konjugierten Doppelbindungen, wie Divinylmethan oder Vinylcyclohexan oder Kohlenwasserstoffe mit leicht abstrahierbaren Wasserstoffatomen, wie beispielsweise Toluol, zum Einsatz. Es ist aber auch möglich, Gemische sich nicht störender vorgenannter radikalkettenübertragender Verbindungen einzusetzen. Acetaldeyhd, propionaldehyde and / or benzaldehyde, unsaturated fatty acids such as oleic acid, dienes with non-conjugated double bonds, such as divinylmethane or vinylcyclohexane or hydrocarbons with easily abstractable hydrogen atoms, such as toluene, are used. However, it is also possible to use mixtures of non-interfering radical-chain-transferring compounds mentioned above.
Die während der Emulsionspolymerisation optional eingesetzte Gesamtmenge der radikalkettenübertragenden Verbindungen, bezogen auf die Gesamtmonomerenmenge, ist in der Regel < 5 Gew.-%, oft < 3 Gew.-% und häufig < 1 Gew.-%. The total amount of radical-chain-transferring compounds optionally used during the emulsion polymerization, based on the total amount of monomers, is generally <5% by weight, often <3% by weight and frequently <1% by weight.
Günstig ist es, wenn eine Teil- oder die Gesamtmenge der optional eingesetzten It is advantageous if a partial or total amount of optionally used
radikalkettenübertragenden Verbindung dem wässrigen Reaktionsmedium vor der Initiierung der radikalischen Polymerisation zugeführt wird. Darüber hinaus kann eine Teil- oder die Gesamtmenge der radikalkettenübertragenden Verbindung dem wässrigen radical chain transferring compound is added to the aqueous reaction medium prior to the initiation of free radical polymerization. In addition, a partial or total amount of the radical chain transferring compound may be aqueous
Reaktionsmedium vorteilhaft auch gemeinsam mit den Monomeren A und B während der Polymerisation zugeführt werden. Reaction medium advantageously also be supplied together with the monomers A and B during the polymerization.
Wesentlich ist, dass die radikalisch initiierte wässrige Emulsionspolymerisation auch in Anwesenheit einer Polymersaat, beispielsweise in Anwesenheit von 0,01 bis 3 Gew.-%, häufig von 0,02 bis 2 Gew.-% und oft von 0,04 bis 1 ,5 Gew.-% einer Polymersaat, jeweils bezogen auf die Gesamtmonomerenmenge, durchgeführt werden kann. It is essential that the free-radically initiated aqueous emulsion polymerization also in the presence of a polymer seed, for example in the presence of 0.01 to 3 wt .-%, often from 0.02 to 2 wt .-% and often from 0.04 to 1, 5 % By weight of a polymer seed, in each case based on the total monomer amount, can be carried out.
Eine Polymersaat wird insbesondere dann eingesetzt, wenn die Teilchengröße der mittels einer radikalisch wässrigen Emulsionspolymerisation herzustellenden Polymerpartikel gezielt eingestellt werden soll (siehe hierzu beispielsweise US-A 2520959 und US-A 3397165). A polymer seed is used in particular when the particle size of the polymer particles to be produced by means of a free-radically aqueous emulsion polymerization is to be specifically adjusted (see, for example, US Pat. No. 2,520,959 and US Pat. No. 3,397,165).
Insbesondere wird eine Polymersaat eingesetzt, deren Polymersaatpartikel eine enge Teilchengrößenverteilung und gewichtsmittlere Durchmesser Dw < 100 nm, häufig > 5 nm bis -i 50 nm und oft > 15 nm bis ^ 35 nm aufweisen. Die Bestimmung der gewichtsmittleren Teilchendurchmesser ist dem Fachmann bekannt und erfolgt beispielsweise über die In particular, a polymer seed is used whose polymer seed particles have a narrow particle size distribution and weight-average diameters Dw <100 nm, often> 5 nm to -50 nm and often> 15 nm to> 35 nm. The determination of the weight-average particle diameter is known to the person skilled in the art and is carried out, for example, via
Methode der Analytischen Ultrazentrifuge. Unter gewichtsmittlerem Teilchendurchmesser wird in dieser Schrift der nach der Methode der Analytischen Ultrazentrifuge ermittelte gewichtsmittlere Dw50-Wert verstanden (vgl. hierzu S.E. Harding et al., Analytical Method of Analytical Ultracentrifuge. Weight-average particle diameter in this document is understood to mean the weight-average Dw50 value determined by the method of the analytical ultracentrifuge (cf., in this regard, S. E. Harding et al., Analytical
Ultracentrifugation in Biochemistry and Polymer Science, Royal Society of Chemistry, Cambridge, Great Britain 1992, Chapter 10, Analysis of Polymer Dispersions with an Eight- Cell-AUC-Multiplexer: High Resolution Particle Size Distribution and Density Gradient Techniques, W. Mächtie, Seiten 147 bis 175). Ultracentrifugation in Biochemistry and Polymer Science, Royal Society of Chemistry, Cambridge, Great Britain 1992, Chapter 10, Analysis of Polymer Dispersions with an Eight Cell AUC Multiplexers: High Resolution Particle Size Distribution and Density Gradient Techniques, W. Mächtie, pages 147-175).
Unter enger Teilchengrößenverteilung soll im Rahmen dieser Schrift verstanden werden, wenn das Verhältnis der nach der Methode der Analytischen Ultrazentrifuge ermittelten gewichtsmittleren Teilchendurchmesser Dw50 und zahlenmittleren Teilchendurchmesser DN50 [Dw50/DN50] < 2,0, bevorzugt < 1 ,5 und insbesondere bevorzugt < 1 ,2 oder < 1 ,1 ist. Within the scope of this document, a narrow particle size distribution is to be understood as meaning the ratio of the weight-average particle diameter Dw50 and the number-average particle diameter DN50 [Dw50 / DN50] <2.0, preferably <1.5, and particularly preferably <1, determined by the method of the analytical ultracentrifuge. 2 or <1, 1.
Üblicherweise wird die Polymersaat in Form einer wässrigen Polymerisatdispersion eingesetzt. Die vorgenannten Mengenangaben beziehen sich dabei auf den Usually, the polymer seed is used in the form of an aqueous polymer dispersion. The aforementioned quantities are based on the
Polymerisatfeststoffanteil der wässrigen Polymersaatdispersion. Polymerisate solids content of the aqueous polymer seed dispersion.
Wird eine Polymersaat verwendet, so wird vorteilhaft eine Fremdpolymersaat eingesetzt. Im Unterschied zu einer sogenannten in situ-Polymersaat, welche vor Beginn der eigentlichen Emulsionspolymerisation im Reaktionsgefäß hergestellt wird und welche in der Regel die gleiche monomere Zusammensetzung aufweist wie das durch die nachfolgende radikalisch initiierte wässrige Emulsionspolymerisation hergestellte Polymerisat, wird unter einer Fremdpolymersaat eine Polymersaat verstanden, die in einem separaten Reaktionsschritt hergestellt wurde und deren monomere Zusammensetzung von dem durch die radikalisch initiierte wässrige Emulsionspolymerisation hergestellten Polymerisat verschieden ist, was jedoch nichts anderes bedeutet, als dass zur Herstellung der Fremdpolymersaat und zur Herstellung der wässrigen Polymerisatdispersion unterschiedliche Monomere bzw. If a polymer seed is used, it is advantageous to use a foreign polymer seed. In contrast to a so-called in situ polymer seed, which is prepared before the actual emulsion polymerization in the reaction vessel and which generally has the same monomeric composition as the polymer prepared by the subsequent free-radically initiated aqueous emulsion polymerization, a polymer seed is understood to mean a polymer seed, which has been prepared in a separate reaction step and whose monomeric composition is different from the polymer prepared by the free-radically initiated aqueous emulsion polymerization, but this means nothing other than that for the preparation of Fremdpolymersaat and for preparing the aqueous polymer dispersion different monomers or
Monomerenmischungen mit unterschiedlicher Zusammensetzung eingesetzt werden. Die Herstellung einer Fremdpolymersaat ist dem Fachmann geläufig und erfolgt üblicherweise dergestalt, dass eine relativ kleine Menge an Monomeren sowie eine relativ große Menge an Emulgatoren in einem Reaktionsgefäß vorgelegt und bei Reaktionstemperatur eine ausreichende Menge an Polymerisationsinitiator zugegeben wird. Monomer mixtures are used with different compositions. The preparation of a foreign polymer seed is familiar to the person skilled in the art and is usually carried out by initially charging a relatively small amount of monomers and a relatively large amount of emulsifiers in a reaction vessel and adding a sufficient amount of polymerization initiator at reaction temperature.
Erfindungsgemäß bevorzugt wird eine Polymerfremdsaat mit einer According to the invention, preference is given to polymer foreign seed with a
Glasübergangstemperatur > 50 °C, häufig > 60 °C oder > 70 °C und oft > 80 °C oder > 90 °C eingesetzt. Insbesondere bevorzugt ist eine Polystyrol- oder eine  Glass transition temperature> 50 ° C, often> 60 ° C or> 70 ° C and often> 80 ° C or> 90 ° C used. Particularly preferred is a polystyrene or a
Polymethylmethacrylatpolymersaat. Polymethylmethacrylatpolymersaat.
Die Gesamtmenge an Fremdpolymersaat kann im Polymerisationsgefäß vorgelegt werden. Es ist aber auch möglich, lediglich eine Teilmenge der Fremdpolymersaat im The total amount of foreign polymer seed can be presented in the polymerization vessel. But it is also possible, only a subset of Fremdpolymersaat in
Polymerisationsgefäß vorzulegen und die verbleibende Restmenge während der Prepare polymerization and the remaining amount during the
Polymerisation gemeinsam mit den Monomeren A und B zuzugeben. Falls erforderlich, kann aber auch die Gesamtpolymersaatmenge im Verlauf der Polymerisation zuzugeben werden. Vorzugsweise wird die Gesamtmenge an Fremdpolymersaat vor Initiierung der Add polymerization together with the monomers A and B. If necessary, however, it is also possible to add the total amount of polymer seed in the course of the polymerization. Preferably, the total amount of foreign polymer seed prior to initiation of the
Polymerisationsreaktion im Polymerisationsgefäß vorgelegt. Polymerization reaction submitted in the polymerization.
Die durch das erfindungsgemäße Verfahren zugänglichen wässrigen Polymerisat P- Dispersionen weisen üblicherweise einen Polymerisat P-Feststoffgehalt von > 10 und ^ 70 Gew.-%, häufig ä 20 und 65 Gew.-% und oft > 25 und 60 Gew.-%, jeweils bezogen auf die wässrige Polymerisat P-Dispersion, auf. Der über quasielastische Lichtstreuung (ISO- Norm 13 321 ) ermittelte zahlenmittlere Teilchendurchmesser (cumulant z-average) liegt in der Regel im Bereich > 10 und ^ 1000 nm, häufig im Bereich > 10 und ^ 700 nm und oft im Bereich > 50 bis < 250 nm. The aqueous polymer P dispersions obtainable by the process according to the invention usually have a polymer P solid content of> 10 and> 70 Wt .-%, often ä 20 and 65 wt .-% and often> 25 and 60 wt .-%, each based on the aqueous polymer dispersion P on. The number-average particle diameter (cumulant z-average) determined by quasi-elastic light scattering (ISO Standard 13 321) is generally in the range> 10 and> 1000 nm, frequently in the range> 10 and> 700 nm and often in the range> 50 to < 250 nm.
Verfahrenswesentlich ist, dass die radikalisch initiierte wässrige Emulsionspolymerisation der Monomeren A und B in Anwesenheit von > 25 und ^ 120 Gew.-% wenigstens einer It is essential to the process that the free-radically initiated aqueous emulsion polymerization of the monomers A and B in the presence of> 25 and> 120% by weight of at least one
Ligninverbindung L, bezogen auf die Gesamtmonomerenmenge, erfolgt. Lignin compound L, based on the total amount of monomers, takes place.
Unter Ligninen versteht der Fachmann eine Gruppe von phenolischen Makromolekülen, welche aus verschiedenen Monomerbausteinen, wie insbesondere p-Cumarylalkohol, Coniferylalkohol und Sinapylalkohol, welche im Wesentlichen über Ethergruppen miteinander verbunden sind, aufgebaut sind. Bei den Ligninen handelt es sich um feste Biopolymere, welche in die Zellwände von Pflanzen eingelagert werden und dadurch die Verholzung einer Zelle, die sogenannte Lignifizierung, bewirken. Da Lignin in der Natur über eine By lignins, the skilled person understands a group of phenolic macromolecules, which are composed of various monomer building blocks, such as in particular p-cumaryl alcohol, coniferyl alcohol and sinapyl alcohol, which are interconnected substantially via ether groups. The lignins are solid biopolymers, which are incorporated into the cell walls of plants and thereby cause the lignification of a cell, the so-called lignification. Because lignin in nature over a
enzymatische Radikalreaktion erfolgt, sind die Zusammensetzung und die Anteile der einzelnen Bausteine stark variabel und eine gerichtete Verknüpfung nach einem immer gleichen Schema existiert nicht. Von Bedeutung ist ferner, dass sich das Lignin enzymatic radical reaction takes place, the composition and proportions of the individual building blocks are highly variable and a directed linkage according to a consistently same scheme does not exist. It is also important that the lignin
verschiedener Holz bzw. Pflanzenarten durch die prozentualen Anteile der vorgenannten Hauptkomponenten unterscheidet. So enthält das Lignin aus Nadelholz überwiegend different wood or plant species by the percentage of the aforementioned main components. Thus, the lignin contains mainly of softwood
Coniferyleinheiten, welche einen Guajacylrest (3-Methoxy-4-hydroxyphenylrest) aufweisen. Dagegen enthält das Lignin aus Laubholz wechselnde Anteile von Guajacylresten und Sinapyleinheiten, welche einen Syringylrest (3,5-Methoxy-4-hydroxyphenylrest) enthalten. Coniferyl units which have a guaiacyl radical (3-methoxy-4-hydroxyphenyl radical). In contrast, the lignin from hardwood contains varying proportions of guaiacyl and Sinapyleinheiten containing a syringyl (3,5-methoxy-4-hydroxyphenyl).
Bei der Papier- und Zellstoffherstellung muss das störende Lignin aus der Lignocellulose gelöst und aus dem Prozess der Papier- und Zellstoffherstellung entfernt werden. Der Abbau und das Abtrennen des Lignins aus der Lignocellulose erfolgt im Wesentlichen durch zwei Verfahren, nämlich dem Sulfatverfahren, auch Kraft-Prozess genannt und dem In paper and pulp production, the interfering lignin must be released from the lignocellulose and removed from the paper and pulp production process. The degradation and separation of lignin from the lignocellulose is essentially by two methods, namely the sulfate process, also called Kraft process and the
Sulfitverfahren. Dabei erfolgt der Abbau und das Abtrennen des Lignins nach dem Sulfite. The degradation and separation of the lignin takes place after the
Sulfatverfahren bei erhöhter Temperatur (ca. 170 °C) durch Umsetzung der Lignocellulose (im Holz oder anderen cellulosehaltigen Pflanzen) mit Alkalimetallsulfiden in stark Sulfate process at elevated temperature (about 170 ° C) by reacting the lignocellulose (in wood or other cellulosic plants) with alkali metal sulfides in strong
alkalischem Medium, wobei insbesondere Natriumsulfid und Natronlauge eingesetzt werden. Nach Abtrennung der Cellulose weist die Ablauge aus dem Sulfatverfahren in ihrer alkaline medium, in particular sodium sulfide and sodium hydroxide are used. After separation of the cellulose, the spent liquor from the sulfate process in their
Festsubstanz bei Verwendung von Nadelhölzern ca. 45 Gew.-% und bei Verwendung von Laubhölzern ca. 38 Gew.-% an sogenanntem Kraft-Lignin auf. Beim Sulfitverfahren erfolgt der Abbau und das Abtrennen des Lignins durch Umsetzung der Lignocellulose mit schwefliger Säure und anschließender Neutralisation mit einer Base, wobei als chemisch nicht exakt definiertes Umsetzungsprodukt, sogenannte Ligninsulfonate gebildet werden. Nach Abtrennung der Cellulose weist die Ablauge aus dem Sulfitverfahren in ihrer Solid substance when using conifers about 45 wt .-% and when using deciduous wood about 38 wt .-% of so-called kraft lignin on. In the sulphite process, the degradation and separation of the lignin is carried out by reacting the lignocellulose with sulfurous acid and subsequent neutralization with a base, wherein as a chemically not exactly defined reaction product, so-called lignosulfonates are formed. After separation of the cellulose, the spent liquor from the sulfite process in their
Festsubstanz bei Verwendung von Nadelhölzern ca. 55 Gew.-% und bei Verwendung von Laubhölzern ca. 42 Gew.-% an Ligninsulfonat auf. Als erfindungsgemäße Ligninverbindungen L können alle Ligninverbindungen, Ligninumsetzungsprodukte und/oder Ligninabbauprodukte einesetzt werden, welche bei 20 °C und 1 atm (1 ,013 bar absolut) eine Löslichkeit > 10 g, vorteilhaft > 50 g und insbesondere vorteilhaft > 100 g pro 100 g entionisiertes Wasser aufweisen. Erfindungsgemäß sind jedoch auch solche Ausführungsformen umfasst, deren Ligninverbindung L eine Löslichkeit < 10 g pro 100 g entionisiertem Wasser bei 20 °C und 1 atm aufweist. Abhängig von der Menge dieser eingesetzten Ligninverbindungen L, können diese dann auch in Form ihrer wässrigen Suspension vorliegen. Werden erfindungsgemäß Ligninverbindungen L in Art und Menge so eingesetzt, dass sie in wässriger Suspension vorliegen, so ist es vorteilhaft, wenn die in wässrigem Medium suspendierten Partikel der Ligninverbindung L einen mittleren Solid substance when using conifers about 55 wt .-% and when using deciduous wood about 42 wt .-% of lignosulfonate on. As lignin compounds L according to the invention, it is possible to use all lignin compounds, lignin reaction products and / or lignin degradation products which have a solubility of> 10 g, preferably> 50 g and more preferably> 100 g per 100 g at 20 ° C. and 1 atm (1, 013 bar absolute) have deionized water. According to the invention, however, such embodiments are also included, whose lignin compound L has a solubility <10 g per 100 g of deionized water at 20 ° C and 1 atm. Depending on the amount of these lignin compounds used L, they may then be present in the form of their aqueous suspension. If, according to the invention, lignin compounds L are used in the manner and amount such that they are present in aqueous suspension, it is advantageous if the particles of lignin compound L suspended in an aqueous medium have a medium molecular weight
Teilchendurchmesser < 5 μηη, bevorzugt < 3 μηη und insbesondere bevorzugt < 1 μηη aufweisen. Die Bestimmung der mittleren Teilchendurchmesser erfolgt wie bei den wässrigen Polymerisat P-Dispersionen über die Methode der quasielastischen Lichtstreuung (ISO-Norm 13 321 ). Insbesondere bevorzugt werden jedoch Ligninverbindungen L eingesetzt, welche bei 20 °C und 1 atm eine Löslichkeit > 10 g pro 100 g entionisiertem Wasser aufweisen. Particle diameter <5 μηη, preferably <3 μηη and particularly preferably <1 μηη have. The average particle diameter is determined as in the case of the aqueous polymer P dispersions by the method of quasi-elastic light scattering (ISO standard 13 321). However, particular preference is given to using lignin compounds L which have a solubility of> 10 g per 100 g of deionized water at 20 ° C. and 1 atm.
Erfindungsgemäß vorteilhaft werden Kraft-Lignine und Ligninsulfonate eingesetzt, wobei Lininsulfonate insbesondere bevorzugt sind. Obwohl alle Salze der Ligninsulfonsäure im Rahmen der Erfindung eingesetzt werden können, werden Calcium-Ligninsulfonat (CAS Nr. 8061 -52-7), Natrium-Ligninsulfonat (CAS Nr. 8061 -51-6), Magnesium-Ligninsulfonat (CAS Nr. 8061-54-9) und/oder Ammonium-Ligninsulfonat (CAS Nr. 8061-53-8) bevorzugt eingesetzt. Besonders bevorzugt sind Natrium- und Calcium-Ligninsulfonat, wobei Calcium- Ligninsulfonat insbesondere bevorzugt ist. Diese Verbindungen können beispielsweise im Handel unter den Bezeichnungen Borrement® CA 120, Borresperse® NA 200 oder Power lignins and lignin sulfonates are advantageously used according to the invention, with linosulfonates being particularly preferred. Although all salts of lignin sulfonic acid can be used in the invention, calcium lignin sulfonate (CAS No. 8061-52-7), sodium lignin sulfonate (CAS No. 8061-51-6), magnesium lignin sulfonate (CAS No. 8061 -54-9) and / or ammonium lignosulfonate (CAS No. 8061-53-8) are preferably used. Particularly preferred are sodium and calcium lignosulfonate, with calcium lignin sulfonate being particularly preferred. These compounds may, for example, commercially available under the names Borre Movement ® CA 120, Borresperse ® NA 200 or
Borresperse® NA 220 der Firma Borregaard Deutschland GmbH oder StarLig® Na 2420 der Firma LignoStar Deutschland GmbH erhalten werden. Des Weiteren sind entsprechende Produkte wie beispielsweise die Bretax®- oder Sartax®-Produktlinien, insbesondere Bretax® CL, der Burgo Group, Italien, im Markt erhältlich. Vorteilhaft werden Ligninsulfonate eingesetzt, welche aus sogenanntem Weichholz gewonnen wurden. Unter Weichholz werden solche Hölzer verstanden, welche eine Darrdichte < 0,55 g/cm3 (Rohdichte von Holz bei 0 % Holzfeuchte [DIN 52183]) aufweisen, wie insbesondere die Hölzer der schnell wachsenden Weiden, Pappeln, Linden sowie die Hölzer von Nadelbäumen, wie Borresperse ® NA 220 of Borregaard Germany GmbH or StarLig ® Na 2420 the company LignoStar Germany GmbH are obtained. Or Sartax ® product lines, in particular Bretax ® CL, the Burgo Group, Italy, available on the market - Furthermore corresponding products such as the Bretax ® are. Lignosulfonates are advantageously used, which were obtained from so-called softwood. Softwoods are understood as meaning woods which have a density of earth <0.55 g / cm 3 (density of wood at 0% moisture content of wood [DIN 52183]), in particular the woods of fast-growing willows, poplars, lime trees and conifer woods , as
insbesondere Kiefern, Tannen, Douglasien, Lärchen und Fichten. Mit besonderem Vorteil werden Ligninsulfonate eingesetzt, welche aus Nadelhölzern gewonnen wurden. especially pines, firs, Douglas firs, larches and spruces. With particular advantage lignosulfonates are used, which were obtained from softwoods.
Erfindungswesentlich ist, dass die Gesamtmenge der Ligninverbindung L dem wässrigen Polymerisationsmedium vor und/oder während der Emulsionspolymerisation der Monomeren A und B zugegeben werden kann. Vorteilhaft wird wenigstens eine Teilmenge der It is essential to the invention that the total amount of lignin compound L can be added to the aqueous polymerization medium before and / or during the emulsion polymerization of monomers A and B. Advantageously, at least a subset of
Ligninverbindung L vor der Initiierung der wässrigen Emulsionspolymerisation im wässrigen Polymerisationsmedium vorgelegt und die gegebenenfalls verbliebene Restmenge während der Initiierung der Emulsionspolymerisation, häufig gemeinsam mit den Monomeren A und B, zudosiert. In einer erfindungsgemäß bevorzugten Ausführungsform wird die Gesamtmenge der Ligninverbindung L im wässrigen Polymerisationsmedium vor Initiierung der Lignin compound L presented before the initiation of the aqueous emulsion polymerization in the aqueous polymerization and the remaining amount optionally added during the initiation of the emulsion, often together with the monomers A and B, added. In a preferred embodiment according to the invention, the total amount the lignin compound L in the aqueous polymerization medium before initiation of the
Polymerisationsreaktion vorgelegt. Submitted polymerization.
In einer weiteren Ausführungsform wird erfindungsgemäß die Gesamtmenge der In a further embodiment, the total amount of the invention
Ligninverbindung L sowie ^ 10 Gew.-% der Monomeren A und B vor Initiierung der Lignin compound L and ^ 10 wt .-% of the monomers A and B prior to the initiation of
Polymerisationsreaktion im wässrigen Polymerisationsmedium vorgelegt. Polymerization reaction in the aqueous polymerization medium submitted.
Erfindungsgemäß beträgt die Menge an Ligninverbindung L > 25 und ^ 120 Gew.-%, vorteilhaft > 30 und ^ 80 Gew.-% und insbesondere vorteilhaft > 35 und ^ 75 Gew.-%, jeweils bezogen auf die Gesamtmonomerenmenge. According to the invention, the amount of lignin compound L> 25 and ^ 120 wt .-%, preferably> 30 and ^ 80 wt .-% and particularly advantageously> 35 and ^ 75 wt .-%, each based on the total monomer.
Von Bedeutung ist, dass erfindungsgemäß auch die wässrigen Polymerisat P-Dispersionen umfasst sein sollen, welche nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zugänglich sind. It is important that, according to the invention, the aqueous polymer should also comprise P dispersions which are obtainable by the process according to the invention.
Von Bedeutung ist ferner, dass erfindungsgemäß auch die Verwendung der It is also important that according to the invention the use of the
erfindungsgemäßen wässrigen Polymerisat P-Dispersionen als Bindemittel für körnige und/oder faserförmige Substrate umfasst sein sollen. In diesem Zusammenhang von aqueous dispersion of the invention P-dispersions are to be included as a binder for granular and / or fibrous substrates. In this context of
Bedeutung ist auch, dass erfindungsgemäß wässrige Bindemittelzusammensetzungen umfasst sein sollen, welche als wesentliche Komponente eine nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zugängliche wässrige Polymerisat P-Dispersion enthält. It is also important that according to the invention aqueous binder compositions should be included which contains as essential component an aqueous polymer P dispersion which is obtainable by the process according to the invention.
Wesentlich ist, dass die erfindungsgemäße wässrige Bindemittelzusammensetzung neben der wässrigen Polymerisat P-Dispersion und der Ligninverbindung L zusätzlich noch weitere, dem Fachmann in Art und Menge geläufige Komponenten, wie beispielsweise Verdicker, Pigmentverteiler, Dispergiermittel, Emulgatoren, Puffersubstanzen, Neutralisationsmittel, Biozide, Entschäumer, Polyolverbindungen mit wenigstens 2 Hydroxygruppen und mit einem Molekulargewicht < 200 g/mol, Filmbildehilfsmittel, organische Lösungsmittel, Pigmente oder Füllstoffe etc. enthalten kann. It is essential that the aqueous binder composition according to the invention, in addition to the aqueous polymer P dispersion and the lignin compound L, additionally contain other components known to the person skilled in the art, such as, for example, thickeners, pigment distributors, dispersants, emulsifiers, buffer substances, neutralizing agents, biocides, antifoams, Polyol compounds having at least 2 hydroxy groups and having a molecular weight <200 g / mol, film-forming agents, organic solvents, pigments or fillers, etc. may contain.
Vorteilhaft enthält die wässrige Bindemittelzusammensetzung jedoch < 1 Gew.-%, insbesondere vorteilhaft < 0,5 Gew.-% einer Polyolverbindung mit wenigstens 2 However, the aqueous binder composition advantageously contains <1% by weight, in particular advantageously <0.5% by weight, of a polyol compound having at least 2
Hydroxygruppen und mit einem Molekulargewicht < 200 g/mol, insbesondere ^ 150 g/mol, wie beispielsweise Ethylenglykol, 1 ,2-Propandiol, 1 ,3-Propandiol, 1 ,2,3-Propantriol, 1 ,2- Butandiol, 1 ,4-Butandiol, 1 ,2,3,4-Butantetrol, Diethanolamin, Triethanolamin etc., bezogen auf die Summe der Gesamtmengen an Polymerisat P und Ligninverbindung L. Hydroxyl groups and having a molecular weight <200 g / mol, in particular ^ 150 g / mol, such as ethylene glycol, 1, 2-propanediol, 1, 3-propanediol, 1, 2,3-propanetriol, 1, 2-butanediol, 1, 4-butanediol, 1, 2,3,4-butanetetrol, diethanolamine, triethanolamine, etc., based on the sum of the total amounts of polymer P and lignin compound L.
Ebenfalls von Bedeutung ist, dass die vorliegende wässrige Bindemittelzusammensetzung entfettetes Sojamehl mit einer mesh-Größe von < 43 μηη in Mengen enthalten kann, die jedoch wenigstens 20 Gew.-% unter den Mengen liegen, welche in der EP-A 2199320, Abschnitt [0035] offenbart sind. Mit besonderem Vorteil enthält die erfindungsgemäße Bindemittelzusammensetzung jedoch keinerlei derartiges entfettetes Sojamehl. Also of importance is that the present aqueous binder composition may contain defatted soy flour having a mesh size of <43 μm in amounts, however, that are at least 20% by weight below the amounts described in EP-A 2199320, Section [0035 ] are disclosed. However, the binder composition according to the invention does not contain any such defatted soybean flour with particular advantage.
Die erfindungsgemäßen wässrigen Polymerisat P-Dispersionen sowie eine The novel aqueous polymer P dispersions and a
Bindemittelzusammensetzung, welche eine wässrige Polymerisat P-Dispersion als wesentliche Komponente enthalten, eignen sich vorteilhaft zur Verwendung als Bindemittel für körnige und/oder faserformige Substrate. Mit Vorteil lassen sich die genannten wässrigen Polymerisat P-Dispersionen sowie die diese enthaltende Bindemittelzusammensetzungen daher bei der Herstellung von Formkörpern aus körnigen und/oder faserförmigen Substraten verwenden. Des Weiteren eignen sich die genannten wässrigen Polymerisat P-Dispersionen sowie die diese enthaltende Bindemittelzusammensetzungen als Bindemittel in nicht zementären Beschichtungen, wie beispielsweise flexible Dachbeschichtungen, Binder composition comprising an aqueous polymer P dispersion as contain essential component, are advantageously suitable for use as a binder for granular and / or fibrous substrates. The abovementioned aqueous polymer P dispersions and the binder compositions containing them can therefore advantageously be used in the production of moldings from granular and / or fibrous substrates. Furthermore, the abovementioned aqueous polymerizate P dispersions and the binder compositions containing them are suitable as binders in non-cementitious coatings, such as flexible roof coatings, for example.
Feuchtraumbeschichtungen oder Spachtelmassen, Dichtmassen, wie beispielsweise Moisture-proof coatings or fillers, sealants, such as
Fugend ichtstoffe und Klebstoffe, wie beispielsweise Montageklebstoffe, Fliesenklebstoffe, Kontaktklebstoffe oder Bodenbelagsklebstoffe. Sealants and adhesives, such as assembly adhesives, tile adhesives, contact adhesives or flooring adhesives.
Körnige und/oder faserformige Substrate sind dem Fachmann geläufig. Beispielsweise handelt es sich hierbei um Holzschnitzel, Holzfasern, Cellulosefasern, Textilfasern, Granular and / or fibrous substrates are familiar to the person skilled in the art. For example, these are wood chips, wood fibers, cellulose fibers, textile fibers,
Kunststofffasern, Glasfasern, Mineralfasern oder Naturfasern wie Jute, Flachs, Hanf oder Sisal, aber auch Korkschnitzel oder Sand sowie andere organische oder anorganische natürliche und/oder synthetische körnige und/oder faserformige Verbindungen, deren längste Ausdehnung im Falle von körnigen Substraten < 10 mm, bevorzugt < 5 mm und Plastic fibers, glass fibers, mineral fibers or natural fibers such as jute, flax, hemp or sisal, but also cork chips or sand and other organic or inorganic natural and / or synthetic granular and / or fibrous compounds whose longest extent in the case of granular substrates <10 mm, preferably <5 mm and
insbesondere ^ 2 mm beträgt. Selbstverständlich soll der Begriff Substrat auch die aus Fasern erhältlichen Faservliese, wie beispielsweise so genannte mechanisch verfestigte, beispielsweise genadelte oder chemisch vorgebundene Faservliese mit umfassen. in particular ^ 2 mm. Of course, the term substrate should also include the fiber webs available from fibers, such as so-called mechanically bonded, for example needled or chemically pre-bonded fiber webs with.
Insbesondere vorteilhaft ist die erfindungsgemäße wässrige Bindemittelzusammensetzung als formaldehydfreies bzw. formaldehydreduziert.es Bindemittelsystem für die vorgenannten Fasern und mechanisch verfestigte oder chemisch vorgebundene Faservliese geeignet. The aqueous binder composition according to the invention is particularly advantageously suitable as a formaldehyde-free or formaldehyde-reduced binder system for the abovementioned fibers and mechanically bonded or chemically pre-bonded fiber webs.
Das Verfahren zur Herstellung eines Formkörpers aus körnigen und/oder faserförmigen Substraten erfolgt dergestalt, dass eine wässrige Bindemittelzusammensetzung, enthaltend als wesentliche Komponente eine wässrige Polymerisat P-Dispersion, auf das körnige und/oder faserformige Substrat aufgebracht wird (sogenannte Imprägnierung), The process for producing a shaped body from granular and / or fibrous substrates is carried out such that an aqueous binder composition comprising, as the essential component, an aqueous polymer P dispersion is applied to the granular and / or fibrous substrate (so-called impregnation),
gegebenenfalls das so behandelte körnige und/oder faserformige Substrat in Form gebracht wird und anschließend das so erhaltene körnige und/oder faserformige Substrat einem thermischen Behandlungsschritt bei einer Temperatur > 1 10 °C unterzogen wird. optionally, the thus treated granular and / or fibrous substrate is brought into shape and then the granular and / or fibrous substrate thus obtained is subjected to a thermal treatment step at a temperature> 1 10 ° C.
Die Imprägnierung des körnigen und/oder faserförmigen Substrats erfolgt in der Regel dergestalt, dass die wässrige Bindemittelmittelzusammensetzung gleichmäßig auf die Oberfläche des faserförmigen und/oder körnigen Substrats aufgebracht wird. Dabei wird die Menge an wässriger Bindemittelzusammensetzung so gewählt, dass pro 100 g körnigem und/oder faserförmigem Substrat > 1 g und ^ 100 g, bevorzugt > 2 g und ^ 50 g und insbesondere bevorzugt > 5 g und ^ 30 g Bindemittel (berechnet als Summe der Impregnation of the granular and / or fibrous substrate is typically accomplished such that the aqueous binder composition is uniformly applied to the surface of the fibrous and / or granular substrate. The amount of aqueous binder composition is chosen so that per 100 g of granular and / or fibrous substrate> 1 g and ^ 100 g, preferably> 2 g and ^ 50 g and particularly preferably> 5 g and ^ 30 g of binder (calculated as Sum of
Gesamtmengen von Polymerisat P und Ligninverbindung L auf Feststoffbasis) eingesetzt werden. Die Imprägnierung des körnigen und/oder faserförmigen Substrats ist dem Total amounts of polymer P and lignin compound L on a solid basis). The impregnation of the granular and / or fibrous substrate is the
Fachmann geläufig und erfolgt beispielsweise durch Tränkung oder durch Besprühen des körnigen und/oder faserförmigen Substrats mit der wässrigen Bindemittelzusammensetzung. Nach der Imprägnierung wird das körnige und/oder faserförm ige Substrat gegebenenfalls in die gewünschte Form gebracht, beispielsweise durch Einbringen in eine beheizbare Presse oder Form. Daran anschließend wird das in Form gebrachte imprägnierte körnige und/oder faserförmige Substrat in einer dem Fachmann geläufigen Art und Weise getrocknet und ausgehärtet. Skilled in the art and takes place, for example, by impregnation or by spraying the granular and / or fibrous substrate with the aqueous binder composition. After impregnation, the granular and / or fibrous substrate is optionally brought into the desired shape, for example by introduction into a heatable press or mold. Thereafter, the shaped impregnated granular and / or fibrous substrate is dried and cured in a manner known to those skilled in the art.
Häufig erfolgt die Trocknung bzw. Aushärtung des gegebenenfalls in Form gebrachten imprägnierten körnigen und/oder faserförmigen Substrats in zwei Temperaturstufen, wobei die Trocknungsstufe bei einer Temperatur < 100 °C, bevorzugt > 20 °C und ^ 90 °C und insbesondere bevorzugt > 40 und ^ 80 °C und die Aushärtungsstufe bei einer Temperatur > 1 10 °C, bevorzugt > 130 und < 150 °C und insbesondere bevorzugt > 180 °C und < 220 °C erfolgt. Frequently, the drying or curing of the optionally shaped impregnated granular and / or fibrous substrate takes place in two temperature stages, wherein the drying stage at a temperature <100 ° C, preferably> 20 ° C and ^ 90 ° C and particularly preferably> 40 and ^ 80 ° C and the curing step at a temperature> 1 10 ° C, preferably> 130 and <150 ° C and particularly preferably> 180 ° C and <220 ° C.
Selbstverständlich ist es aber auch möglich, dass die Trocknungsstufe und die Of course, it is also possible that the drying step and the
Aushärtungsstufe der Formkörper in einem Arbeitsschritt, beispielsweise in einer Curing step of the moldings in one step, for example in a
Formpresse erfolgen. Molding press done.
Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zugänglichen Formkörper weisen vorteilhafte Eigenschaften auf, wie insbesondere eine verbesserte Dimensionsstabilität, ein verbesserter Kraftmodul sowie eine reduzierte Dehnung bei erhöhter Temperatur im Vergleich zu den Formkörpern des Standes der Technik auf. Demgemäß sind erfindungsgemäß auch die nach dem vorgenannten Verfahren zugänglichen Formkörper umfasst. The moldings obtainable by the process according to the invention have advantageous properties, in particular an improved dimensional stability, an improved force modulus and a reduced elongation at elevated temperature in comparison with the moldings of the prior art. Accordingly, according to the invention, the moldings obtainable by the aforementioned process are also included.
Insbesondere vorteilhaft eignet sich die erfindungsgemäße wässrige Particularly advantageous is the inventive aqueous
Bindemittelzusammensetzung daher zur Herstellung von Faservliesen auf Polyester- und/oder Glasfaserbasis, welche sich ihrerseits insbesondere zur Herstellung von Binder composition therefore for the production of fiber webs on polyester and / or glass fiber base, which in turn for the production of
bitumierten Dachbahnen verwenden lässt. use bitumen roofing membranes.
Dabei ist die Herstellung von bitumierten Dachbahnen dem Fachmann geläufig und erfolgt insbesondere durch Aufbringen von verflüssigtem, gegebenenfalls modifiziertem Bitumen auf eine bzw. beide Seiten eines mit einer erfindungsgemäßen Bindemittelzusammensetzung gebundenen Polyester- und/oder Glasfaservlieses. Demgemäß sind erfindungsgemäß auch die vorgenannten bitumierten Dachbahnen umfasst. The production of bitumen roofing membranes is familiar to the person skilled in the art and takes place in particular by applying liquefied, optionally modified bitumen to one or both sides of a polyester and / or glass fiber fleece bound with a binder composition according to the invention. Accordingly, according to the invention also includes the aforementioned bituminous roofing membranes.
Die Erfindung soll anhand nachfolgender nicht einschränkender Beispiele erläutert werden. Beispiele The invention will be illustrated by the following non-limiting examples. Examples
Polymerisatdispersion D1 Polymer dispersion D1
In einem 2 I-Polymerisationsgefäß, das mit einem Rührer, einem Rückflusskühler und Dosiervorrichtungen ausgestattet war, legte man unter Stickstoffatmosphäre 366,9 g einer 47,7 gew.-%igen wässrigen Calcium-Ligninsulfonatlösung (Bretax® CL, Produkt der Burgo Group), 73,7 g entionisiertes Wasser und 8,3 g einer 15 gew.-%igen Lösung eines In a 2 l polymerization vessel equipped with a stirrer, a reflux condenser and metering devices, to 366.9 g of a 47.7 wt .- put under a nitrogen atmosphere% aqueous calcium Ligninsulfonatlösung (Bretax ® CL, product of Burgo Group), 73.7 g of deionized water and 8.3 g of a 15 wt .-% solution of a
Fettalkoholsulfats (Disponil® SDS 15; Produkt der Fa. BASF SE) vor. Das Vorlagengemisch wurde unter Rühren auf 70 °C erwärmt, anschließend wurden gleichzeitig der Fatty alcohol sulfate (Disponil ® SDS 15; manufactured by BASF SE.) In front. The master mixture was heated with stirring to 70 ° C, then the same
Monomerzulauf, der N-Methylolacrylamid-Zulauf und die Initiatorenzuläufe gestartet und über 120 Minuten mit jeweils gleichbleibenden Mengenströmen unter Aufrechterhaltung der Temperatur zudosiert. Der Monomerzulauf bestand aus 120,0 g Styrol, 1 17,5 g n- Butylacrylat und 2,5 g 1 ,4-Butylenglykoldiacrylat. Der N-Methylolacrylamid-Zulauf bestand aus 28,6 g einer 35 gew.-%igen wässrigen Lösung von N-Methylolacrylamid und 9,4 g entionisiertem Wasser. Das erste Initiatorzulauf bestand aus 75,0 g einer 10 gew.%-igen wässrigen tert.-Butylhydroperoxid-Lösung und der zweite Initiatorzulauf aus 57,0 g einer 10 gew.-%igen wässrigen Lösung von Natriumhydroxymethylsulfinat (Rongalit® C; Produkt der BASF SE). Nach Beendigung der Zuläufe wurde das Polymerisationsgemisch noch 1 Stunde bei 70 °C gerührt. Danach wurden 25,0 g einer 10 gew.%-igen wässrigen tert.- Butylhydroperoxid-Lösung innerhalb von 30 Minuten mit gleichbleibenden Mengenstrom zudosiert und danach das Polymerisationsgemisch noch 90 Minuten bei 70 °C gerührt. Monomerzulauf, the N-methylolacrylamide feed and the Initiatorenzuläufe started and dosed over 120 minutes, each with constant flow rates while maintaining the temperature. The monomer feed consisted of 120.0 g styrene, 1 17.5 g n-butyl acrylate and 2.5 g 1, 4-butylene glycol diacrylate. The N-methylol acrylamide feed consisted of 28.6 grams of a 35 wt% aqueous solution of N-methylolacrylamide and 9.4 grams of deionized water. The first initiator feed consisted of 75.0 g of 10 wt% - aqueous tert-butyl hydroperoxide solution and the second initiator feed of 57.0 g of a 10 wt .-% aqueous solution of sodium hydroxymethylsulfinate (Rongalite ® C. Product of BASF SE). After completion of the feeds, the polymerization mixture was stirred for a further hour at 70.degree. Thereafter, 25.0 g of a 10 wt .-% - aqueous tert-butyl hydroperoxide solution were added within 30 minutes with a constant flow rate and then the polymerization mixture for 90 minutes at 70 ° C stirred.
Anschließend kühlte man die erhaltene wässrige Polymerisatdispersion auf 20 bis 25 °C (Raumtemperatur) ab. Subsequently, the obtained aqueous polymer dispersion was cooled to 20 to 25 ° C (room temperature).
Die so hergestellte Polymerisatdispersion D1 wies einen Feststoffgehalt von 47,8 Gew.-% und einen LD-Wert von 78 % auf. Es wurde eine bimodale Teilchengrößenverteilung mit je einem Maximum bei 85 und 300 nm gemessen. The polymer dispersion D1 prepared in this way had a solids content of 47.8% by weight and an LT value of 78%. A bimodal particle size distribution was measured, each with a maximum at 85 and 300 nm.
Die Feststoffgehalte wurden generell bestimmt, indem eine definierte Menge der jeweiligen wässrigen Polymerdispersion (ca. 5 g) bei 140 °C in einem Trockenschrank bis zur The solids contents were generally determined by adding a defined amount of the respective aqueous polymer dispersion (about 5 g) at 140 ° C in a drying oven to the
Gewichtskonstanz getrocknet wurde. Es wurden jeweils zwei separate Messungen durchgeführt. Der jeweils angegebene Wert stellt den Mittelwert dieser beiden Messungen dar. Constant weight was dried. Two separate measurements were carried out in each case. The value given in each case represents the mean value of these two measurements.
Ein Maß für die Teilchengröße der dispergierten Polymerisatteilchen ist der LD-Wert. Zur Bestimmung des LD-Wertes (Lichtdurchlässigkeit) wurden die jeweils zu untersuchende Polymeisatdispersion in 0,1 gew.-%iger wässriger Verdünnung in einer Küvette mit einer Kantenlänge von 2,5 cm mit Licht der Wellenlänge 600 nm vermessen und mit der entsprechenden Durchlässigkeit von entionisiertem Wasser unter den gleichen A measure of the particle size of the dispersed polymer particles is the LD value. To determine the LD value (light transmittance), the particular polymer dispersion to be examined was measured in 0.1% strength by weight aqueous dilution in a cuvette with an edge length of 2.5 cm with light of wavelength 600 nm and with the corresponding permeability of deionized water under the same
Messbedingungen verglichen. Die Durchlässigkeit von entionisiertem Wasser wurde dabei zu 100 % angenommen. Je feinteiliger die Dispersion ist, desto höher ist der LD-Wert, der nach der zuvor beschriebenen Methode gemessen wird. Aus den Messwerten kann die mittlere Teilchengröße errechnet werden, vgl. B. Verner, M. Bärta, B. Sedläcek, Tables of Scattering Functions for Spherical Particles, Prag, 1976, Edice Marco, Rada D-DATA, SVAZEK D-1. Measurement conditions compared. The permeability of deionized water was assumed to be 100%. The finer the dispersion, the higher the LD value measured by the method described above. The average particle size can be calculated from the measured values, cf. B. Verner, M. Bärta, B. Sedläcek, Tables of Scattering Functions for Spherical Particles, Prague, 1976, Edice Marco, Rada D-DATA, SVAZEK D-1.
Die zahlenmittleren Teilchendurchmesser der Polymerisatteilchen wurden generell durch dynamische Lichtstreuung an einer 0,005 bis 0,01 gewichtsprozentigen wässrigen The number average particle diameters of the polymer particles were generally determined by dynamic light scattering on a 0.005 to 0.01 weight percent aqueous solution
Polymerisatdispersion bei 23°C mittels eines Autosizers NC der Fa. Malvern Instruments, England, ermittelt. Angegeben wird der mittlere Durchmesser der Kumulantenauswertung (cumulant z average) der gemessenen Autokorrelationsfunktion (ISO - Norm 13321 ). Polymerisatdispersion at 23 ° C by means of an autosizer NC from Malvern Instruments, England, determined. The average diameter of the cumulant analysis (cumulant z average) of the measured autocorrelation function is given (ISO standard 13321).
Polymerisatdispersion D2 Polymer dispersion D2
Die Herstellung der Polymerisatdispersion D2 erfolgte völlig analog zur Herstellung der Polymerisatdispersion D1 mit dem Unterschied, dass 314,5 g anstelle von 366,9 g der 47,7 gew.-%igen wässrigen Calcium-Ligninsulfonatlösung und 101 ,1 g anstelle von 73,7 g entionisiertem Wasser eingesetzt wurden. The preparation of the polymer dispersion D2 was carried out completely analogously to the preparation of the polymer dispersion D1 with the difference that 314.5 g instead of 366.9 g of 47.7 wt .-% aqueous calcium lignosulfonate solution and 101, 1 g instead of 73, 7 g of deionized water were used.
Die so hergestellte Polymerisatdispersion D1 wies einen Feststoffgehalt von 48,1 Gew.-% und einen LD-Wert von 74 % auf. Es wurde eine bimodale Teilchengrößenverteilung mit je einem Maximum bei 250 und 935 nm gemessen. The polymer dispersion D1 prepared in this way had a solids content of 48.1% by weight and an LT value of 74%. A bimodal particle size distribution was measured, each with a maximum at 250 and 935 nm.
Polymerisatdispersion D3 Polymer dispersion D3
Die Herstellung der Polymerisatdispersion D3 erfolgte völlig analog zur Herstellung der Polymerisatdispersion D1 mit dem Unterschied, dass 209,6 g anstelle von 366,9 g der 47,7 gew.-%igen wässrigen Calcium-Ligninsulfonatlösung und 156,0 g anstelle von 73,7 g entionisiertem Wasser eingesetzt wurden. The preparation of the polymer dispersion D3 was completely analogous to the preparation of the polymer dispersion D1 with the difference that 209.6 g instead of 366.9 g of the 47.7 wt .-% aqueous calcium lignosulfonate solution and 156.0 g instead of 73, 7 g of deionized water were used.
Die so hergestellte Polymerisatdispersion D1 wies einen Feststoffgehalt von 48,4 Gew.-% und einen LD-Wert von 63 % auf. Es wurde eine bimodale Teilchengrößenverteilung mit je einem Maximum bei 1 10 und 360 nm gemessen. The polymer dispersion D1 prepared in this way had a solids content of 48.4% by weight and an LT value of 63%. A bimodal particle size distribution was measured, each with a maximum at 1 10 and 360 nm.
Polymerisatdispersion D4 Polymer dispersion D4
In einem 1 ,5 I-Polymerisationsgefäß, das mit einem Rührer, einem Rückflusskühler und Dosiervorrichtungen ausgestattet war, legte man unter Stickstoffatmosphäre 293,5 g einer 47,7 gew.-%igen wässrigen Calcium-Ligninsulfonatlösung (Bretax® CL, Produkt der Burgo Group), 36,8 g entionisiertes Wasser und 6,7 g einer 15 gew.-%igen Lösung eines In a 1, 5 I-polymerization vessel equipped with a stirrer, a reflux condenser and metering devices, to 293.5 g of a 47.7 wt .- put under a nitrogen atmosphere% aqueous calcium Ligninsulfonatlösung (Bretax ® CL, product of Burgo Group), 36.8 g of deionized water and 6.7 g of a 15 wt .-% solution of a
Fettalkoholsulfats (Disponil® SDS 15) vor. Das Vorlagengemisch wurde unter Rühren auf 70 °C erwärmt, anschließend wurden gleichzeitig der Monomerzulauf und die Initiatorenzuläufe gestartet und über 120 Minuten mit jeweils gleichbleibenden Mengenströmen unter Fatty alcohol sulfate (Disponil ® SDS 15) in front. The master mixture was heated with stirring to 70 ° C, then the monomer inlet and the Initiatorenzuläufe were simultaneously started and over 120 minutes, each with constant flow rates under
Aufrechterhaltung der Temperatur zudosiert. Der Monomerzulauf bestand aus 96,0 g Styrol, 96,0 g n-Butylacrylat, 6,0 g Glycidylmethacrylat und 2,0 g 1 ,4-Butylenglykoldiacrylat. Das erste Initiatorzulauf bestand aus 60,0 g einer 10 gew.-%igen wässrigen tert.- Butylhydroperoxid-Lösung und der zweite Initiatorzulauf aus 45,6 g einer 10 gew.-%igen wässrigen Lösung von Natriumhydroxymethylsulfinat (Rongalit® C). Nach Beendigung der Zuläufe wurde dem Polymerisationsgemisch noch 38,3 g entionisiertes Wasser zugegeben und danach das Polymerisationsgemisch noch 1 Stunde bei 70 °C gerührt. Danach wurden 20,0 g einer 10 gew.%-igen wässrigen tert.-Butylhydroperoxid-Lösung innerhalb von 30 Minuten mit gleichbleibenden Mengenstrom zudosiert. Anschließend wurden noch einmal 10,3 g entionisiertes Wasser zugegeben und danach das Polymerisationsgemisch noch 90 Minuten bei 70 °C gerührt. Anschließend kühlte man die erhaltene wässrige Polymerisatdispersion auf Raumtemperatur ab. Maintaining the temperature metered. The monomer feed consisted of 96.0 grams of styrene, 96.0 grams of n-butyl acrylate, 6.0 grams of glycidyl methacrylate and 2.0 grams of 1,4-butylene glycol diacrylate. The first Initiatorzulauf consisted of 60.0 g of a 10 wt .-% aqueous tert-butyl hydroperoxide solution and the second initiator feed from 45.6 g of a 10 wt .-% aqueous solution of sodium hydroxymethylsulfinate (Rongalit ® C). After completion of the feeds, 38.3 g of deionized water were added to the polymerization mixture and then the polymerization mixture was stirred for a further hour at 70.degree. Thereafter, 20.0 g of a 10 wt .-% - aqueous tert-butyl hydroperoxide solution were added within 30 minutes with a constant flow rate. Subsequently, 10.3 g of deionized water were added again and then the polymerization still 90 Stirred for minutes at 70 ° C. Subsequently, the resulting aqueous polymer dispersion was cooled to room temperature.
Die so hergestellte Polymerisatdispersion D4 wies einen Feststoffgehalt von 49,2 Gew.-% und einen LD-Wert von 78 % auf. Es wurde eine bimodale Teilchengrößenverteilung mit je einem Maximum bei 105 und 240 nm gemessen. The polymer dispersion D4 prepared in this way had a solids content of 49.2% by weight and an LT value of 78%. A bimodal particle size distribution was measured, each with a maximum at 105 and 240 nm.
Polymerisatdispersion D5 Polymer dispersion D5
Die Herstellung der Polymerisatdispersion D5 erfolgte völlig analog zur Herstellung der Polymerisatdispersion D4 mit dem Unterschied, dass 251 ,6 g anstelle von 293,5 g der 47,7 gew.-%igen wässrigen Calcium-Ligninsulfonatlösung und 58,7 g anstelle von 36,8 g entionisiertem Wasser eingesetzt wurden. The polymer dispersion D5 was prepared completely analogously to the preparation of the polymer dispersion D4 with the difference that 251.6 g instead of 293.5 g of the 47.7% strength by weight aqueous calcium lignosulfonate solution and 58.7 g instead of 36, 8 g of deionized water were used.
Die so hergestellte Polymerisatdispersion D5 wies einen Feststoffgehalt von 49,7 Gew.-% und einen LD-Wert von 72 % auf. Der zahlenmittlere Teilchendurchmesser wurde zu 265 nm bestimmt. The polymer dispersion D5 prepared in this way had a solids content of 49.7% by weight and an LT value of 72%. The number average particle diameter was determined to be 265 nm.
Polymerisatdispersion D6 Polymer dispersion D6
Die Herstellung der Polymerisatdispersion D6 erfolgte völlig analog zur Herstellung der Polymerisatdispersion D4 mit dem Unterschied, dass 167,7 g anstelle von 293,5 g der 47,7 gew.-%igen wässrigen Calcium-Ligninsulfonatlösung und 102,6 g anstelle von 36,8 g entionisiertem Wasser eingesetzt wurden. The polymer dispersion D6 was prepared completely analogously to the preparation of the polymer dispersion D4, with the difference that 167.7 g instead of 293.5 g of the 47.7% by weight aqueous calcium lignosulfonate solution and 102.6 g instead of 36, 8 g of deionized water were used.
Die so hergestellte Polymerisatdispersion D6 wies einen Feststoffgehalt von 49,1 Gew.-% und einen LD-Wert von 55 % auf. Es wurde eine bimodale Teilchengrößenverteilung mit je einem Maximum bei 85 und 340 nm gemessen. The polymer dispersion D6 prepared in this way had a solids content of 49.1% by weight and an LT value of 55%. A bimodal particle size distribution was measured, each with a maximum at 85 and 340 nm.
Polymerisatdispersion D7 Polymer dispersion D7
Die Herstellung der Polymerisatdispersion D7 erfolgte völlig analog zur Herstellung der Polymerisatdispersion D1 mit dem Unterschied, dass der Monomerzulauf aus 120,0 g Styrol und 1 17,5 g n-Butylacrylat und der N-Methylolacrylamid-Zulauf aus 35,7 g einer 35 gew.- %igen wässrigen Lösung von N-Methylolacrylamid und 9,4 g entionisiertem Wasser bestand. The preparation of the polymer dispersion D7 was carried out completely analogously to the preparation of the polymer dispersion D1 with the difference that the monomer feed of 120.0 g of styrene and 1 17.5 g of n-butyl acrylate and the N-methylolacrylamide feed from 35.7 g of a 35 wt % aqueous solution of N-methylolacrylamide and 9.4 g of deionized water.
Die so hergestellte Polymerisatdispersion D6 wies einen Feststoffgehalt von 48,0 Gew.-% und einen LD-Wert von 76 % auf. Es wurde eine bimodale Teilchengrößenverteilung mit je einem Maximum bei 95 und 235 nm gemessen. The polymer dispersion D6 prepared in this way had a solids content of 48.0% by weight and an LT value of 76%. A bimodal particle size distribution was measured, each with a maximum at 95 and 235 nm.
Polymerisatdispersion D8 Die Herstellung der Polymerisatdispersion D8 erfolgte völlig analog zur Herstellung der Polymerisatdispersion D4 mit dem Unterschied, dass der Monomerzulauf aus 96,0 g Styrol, 96,0 g n-Butylacrylat und 8,0 g Glycidylmethacrylat bestand. Polymer dispersion D8 The polymer dispersion D8 was prepared completely analogously to the preparation of the polymer dispersion D4 with the difference that the monomer feed consisted of 96.0 g of styrene, 96.0 g of n-butyl acrylate and 8.0 g of glycidyl methacrylate.
Die so hergestellte Polymerisatdispersion D8 wies einen Feststoffgehalt von 49,0 Gew.-% und einen LD-Wert von 75 % auf. Es wurde eine bimodale Teilchengrößenverteilung mit je einem Maximum bei 90 und 300 nm gemessen. The polymer dispersion D8 prepared in this way had a solids content of 49.0% by weight and an LT value of 75%. A bimodal particle size distribution was measured, each with a maximum at 90 and 300 nm.
Polymerisatdispersion D9 Polymer dispersion D9
Die Herstellung der Polymerisatdispersion D9 erfolgte völlig analog zur Herstellung der Polymerisatdispersion D4 mit dem Unterschied, dass der Monomerzulauf aus 97,0 g Styrol, 97,0 g n-Butylacrylat und 6,0 g 1 ,4-Butylenglykoldiacrylat bestand. The polymer dispersion D9 was prepared completely analogously to the preparation of the polymer dispersion D4 with the difference that the monomer feed consisted of 97.0 g of styrene, 97.0 g of n-butyl acrylate and 6.0 g of 1,4-butylene glycol diacrylate.
Die so hergestellte Polymerisatdispersion D9 wies einen Feststoffgehalt von 48,9 Gew.-% und einen LD-Wert von 77 % auf. Es wurde eine bimodale Teilchengrößenverteilung mit je einem Maximum bei 100 und 245 nm gemessen. The polymer dispersion D9 prepared in this way had a solids content of 48.9% by weight and an LT value of 77%. A bimodal particle size distribution was measured, each with a maximum at 100 and 245 nm.
Vergleichsdispersion V1 Comparative dispersion V1
Die Herstellung der Vergleichsdispersion V1 erfolgte völlig analog zur Herstellung der Polymerisatdispersion D1 mit dem Unterschied, dass 4,5 g eines wässrigen The preparation of the comparative dispersion V1 was carried out completely analogously to the preparation of the polymer dispersion D1 with the difference that 4.5 g of an aqueous
Polystyrolsaatlatex (Feststoffgehalt 33 Gew.-%; mit einem gewichtsmittleren Polystyrene seed latex (solids content 33% by weight, with a weight average
Teilchendurchmesser von 28 nm) und 444,4 g einer 2,0 gew.-%igen Lösung eines Particle diameter of 28 nm) and 444.4 g of a 2.0% by weight solution of a
Fettalkoholsulfats (Disponil® SDS 15) als Vorlage eingesetzt wurden. Fatty alcohol sulfate (Disponil ® SDS 15) were used as a template.
Das Dispersionspolymerisat koagulierte ca. 30 Minuten nach Zugabe der 25,0 g einer 10 gew.%-igen wässrigen tert.-Butylhydroperoxid-Lösung. The dispersion polymer coagulated about 30 minutes after the addition of 25.0 g of a 10 wt .-% - aqueous tert-butyl hydroperoxide solution.
Vergleichsdispersion V2 Comparative dispersion V2
Die Herstellung der Vergleichsdispersion V2 erfolgte völlig analog zur Herstellung der Polymerisatdispersion D4 mit dem Unterschied, dass 3,6 g eines wässrigen The preparation of the comparative dispersion V2 was carried out completely analogously to the preparation of the polymer dispersion D4 with the difference that 3.6 g of an aqueous
Polystyrolsaatlatex (Feststoffgehalt 33 Gew.-%; mit einem gewichtsmittleren Polystyrene seed latex (solids content 33% by weight, with a weight average
Teilchendurchmesser von 28 nm) und 333,4 g einer 2,0 gew.-%igen Lösung eines Particle diameter of 28 nm) and 333.4 g of a 2.0 wt .-% solution of a
Fettalkoholsulfats (Disponil® SDS 15) als Vorlage eingesetzt wurden. Fatty alcohol sulfates (Disponil ® SDS 15) were used as a template.
Die so hergestellte ligninsulfonatfreien Vergleichsdispersion V2 wies einen Feststoffgehalt von 30,4 Gew.-% und einen LD-Wert von 63 % auf. Der zahlenmittlere Teilchendurchmesser wurde zu 155 nm bestimmt The lignosulfonate-free comparative dispersion V2 prepared in this way had a solids content of 30.4% by weight and an LT value of 63%. The number average particle diameter was determined to be 155 nm
Vergleichsdispersion V3 Die Herstellung der Vergleichsdispersion V3 erfolgte völlig analog zur Herstellung der Polymerisatdispersion D4 mit dem Unterschied, dass der Monomerzulauf aus 95,0 g Styrol, 95,0 g n-Butylacrylat, 6,0 g Glycidylmethacrylat, 2,0 g 1 ,4-Butylenglykoldiacrylat und 2,0 g Acrylsäure bestand. Comparative dispersion V3 The preparation of the comparative dispersion V3 was carried out completely analogously to the preparation of the polymer dispersion D4 with the difference that the monomer feed from 95.0 g of styrene, 95.0 g of n-butyl acrylate, 6.0 g of glycidyl methacrylate, 2.0 g of 1, 4-Butylenglykoldiacrylat and 2.0 g of acrylic acid.
Die so hergestellte Vergleichsdispersion V3 wies einen Feststoffgehalt von 49,8 Gew.-% und einen LD-Wert von 62 % auf. Es wurde eine bimodale Teilchengrößenverteilung mit je einem Maximum bei 80 und 330 nm gemessen. The comparative dispersion V3 thus prepared had a solids content of 49.8% by weight and an LT value of 62%. A bimodal particle size distribution was measured, each with a maximum at 80 and 330 nm.
Vergleichsdispersion V4 Comparative dispersion V4
Die Herstellung der Vergleichsdispersion V4 erfolgte völlig analog zur Herstellung der Polymerisatdispersion D4 mit dem Unterschied, dass der Monomerzulauf aus 98,0 g Styrol, 98,0 g n-Butylacrylat, 2,0 g Glycidylmethacrylat und 2,0 g 1 ,4-Butylenglykoldiacrylat bestand. The preparation of the comparative dispersion V4 was carried out completely analogously to the preparation of the polymer dispersion D4 with the difference that the monomer feed of 98.0 g of styrene, 98.0 g of n-butyl acrylate, 2.0 g of glycidyl methacrylate and 2.0 g of 1, 4-Butylenglykoldiacrylat duration.
Die so hergestellte Vergleichsdispersion V4 wies einen Feststoffgehalt von 50,1 Gew.-% und einen LD-Wert von 68 % auf. Es wurde eine bimodale Teilchengrößenverteilung mit je einem Maximum bei 105 und 355 nm gemessen. The comparative dispersion V4 prepared in this way had a solids content of 50.1% by weight and an LT value of 68%. A bimodal particle size distribution was measured, each with a maximum at 105 and 355 nm.
Vergleichsdispersion V5 Comparative Dispersion V5
Die Herstellung der Vergleichsdispersion V5 erfolgte völlig analog zur Herstellung der Polymerisatdispersion V3 mit dem Unterschied, dass 48,0 g entionisiertes Wasser und 3,6 g eines wässrigen Polystyrolsaatlatex (Feststoffgehalt 33 Gew.-%; mit einem gewichtsmittleren Teilchendurchmesser von 28 nm) vorgelegt wurden, der Monomerzulauf in Form einer homogenen wässrigen Emulsion, bestehend aus 103 g entionisiertem Wasser, 26,7 g einer 15 gew.-%igen wässrigen Lösung eines Fettalkoholsulfats (Disponil® SDS 15), 95,0 g Styrol, 95,0 g n-Butylacrylat, 6,0 g Glycidylmethacrylat, 2,0 g 1 ,4-Butylenglykoldiacrylat und 2,0 g Acrylsäure erfolgte, als Initiatorzulauf 1 16,3 g einer 7 gew.-%igen wässrigen The preparation of the comparative dispersion V5 was carried out completely analogously to the preparation of the polymer dispersion V3, with the difference that 48.0 g of deionized water and 3.6 g of an aqueous polystyrene seed latex (solids content 33% by weight, having a weight-average particle diameter of 28 nm) were initially charged , the monomer feed in the form of a homogeneous aqueous emulsion consisting of 103 g deionized water, 26.7 g of a 15 wt .-% aqueous solution of a fatty alcohol sulfate (Disponil ® SDS 15), 95.0 g styrene, 95.0 g of n Butyl acrylate, 6.0 g of glycidyl methacrylate, 2.0 g of 1, 4-Butylenglykoldiacrylat and 2.0 g of acrylic acid was carried out as initiator feed 1 16.3 g of a 7 wt .-% aqueous
Natriumperoxodisulfat-Lösung eingesetzt wurden und die Restmonomerenentfernung mittels 4,0 g einer 10 gew.-%igen wässrigen Lösung von tert-Butylhydroperoxid und 5,0 g einer 13,1 gew.-%igen wässrigen Lösung von Acetonbisulfit (1 :1 -Additionsprodukt aus Aceton und Natriumhydrogensulfit) erfolgte. Sodium peroxodisulfate solution were used and the residual monomer removal using 4.0 g of a 10 wt .-% aqueous solution of tert-butyl hydroperoxide and 5.0 g of a 13.1 wt .-% aqueous solution of acetone bisulfite (1: 1 addition product from acetone and sodium hydrogen sulfite).
Die so hergestellte Vergleichsdispersion V5 wies einen Feststoffgehalt von 50,0 Gew.-% und einen LD-Wert von 63 % auf. Der zahlenmittlere Teilchendurchmesser wurde zu 155 nm bestimmt. The comparative dispersion V5 thus prepared had a solids content of 50.0% by weight and an LT value of 63%. The number average particle diameter was determined to be 155 nm.
II Anwendungstechnische Untersuchungen II Application-technical investigations
Zur Herstellung der gebundenen Faservliese wurde als Rohvlies ein genadeltes To produce the bonded fiber webs was a needled Rohvlies
Polyethylenterephthalat-Spinnvlies (400 cm Länge, 40 cm Breite) mit einem Flächengewicht von 155 g/m2 verwendet. Zur Herstellung der Bindemittelflotten wurden Teilmengen der wässrigen Polyethylene terephthalate spunbonded fabric (400 cm length, 40 cm width) having a basis weight of 155 g / m 2 used. For the preparation of the binder liquors were subsets of the aqueous
Polymerisatdispersionen D1 bis D9 sowie die Vergleichsdispersionen V2 bis V5 mit entionisiertem Wasser auf einen Feststoffgehalt von 15 Gew.-% verdünnt. Im Folgenden werden die erhaltenen Bindemittelflotten als Bindemittelflotten BD1 bis BD9 sowie BV2 bis BV5 bezeichnet. Polymer dispersions D1 to D9 and the comparative dispersions V2 to V5 diluted with deionized water to a solids content of 15 wt .-%. In the following, the binder liquors obtained are referred to as binder liquors BD1 to BD9 and BV2 to BV5.
Außerdem wurden Teilmengen der Vergleichsdispersion V2 mit einer 47,7% gew.-%igen Calcium-Ligninsulfonatlösung (Bretax® CL) so gemischt, dass Mischungen erhalten wurden, deren Verhältnis von Dispensonspolymerisat zu Calcium-Ligningsulfonat 100/70, 100/60 und 100/40 betrugen. Diese Mischungen wurden mit entionisiertem Wasser ebenfalls auf einen Feststoff gehalt von 15 Gew.-% verdünnt. Die so erhaltenen Bindemittelflotten werden im Folgenden als Bindemittelflotten BV2-1 bis BV2-3 bezeichnet. Furthermore, subsets of the comparative dispersion V2 with a 47.7% wt .-% calcium-Ligninsulfonatlösung were (Bretax ® CL) mixed so that mixtures were obtained, whose ratio of calcium to Dispensonspolymerisat Ligningsulfonat 100/70, 100/60 and 100 / 40. These mixtures were also diluted with deionized water to a solids content of 15% by weight. The binder liquors obtained in this way are referred to below as binder liquors BV2-1 to BV2-3.
Zur Herstellung der gebundenen Faservliese wurden die Rohvliese in einer Imprägnieranlage HVF mit Foulard der Firma Mathis (Gummiwalze Shore A = 85° /Stahlwalze) in To produce the bonded nonwoven fabrics, the raw nonwovens were impregnated in a HVF impregnating machine with foulard from Mathis (rubber roller Shore A = 85 ° / steel roller) in
Längsrichtung mit der jeweiligen Bindemittelflotte Bindemittelflotten BD1 bis BD9, BV2 bis BV5 sowie BV2-1 , BV2-2, BV2-3 getränkt. Dabei wurde jeweils der Nasseintrag auf 166,7 g Bindemittelflotte pro Quadratmeter (entsprechend einem Feststoffanteil von 25 g/m2) eingestellt. Daran anschließend wurden die erhaltenen imprägnierten Faservliese in einem Industrietrockner der Fa. Fleissner für 3 Minuten bei 200 °C getrocknet und ausgehärtet. Die dabei nach Abkühlung auf Raumtemperatur erhaltenen gebundenen Faservliese werden in Abhängigkeit der verwendeten Bindemittelflotten als Faservliese F1 bis F9 sowie FV2 bis FV5 sowie FV2-1 , FV2-2, FV2-3 bezeichnet. Soaked longitudinally with the respective binder liquor binder liquors BD1 to BD9, BV2 to BV5 and BV2-1, BV2-2, BV2-3. In each case, the wet entry was set to 166.7 g binder liquor per square meter (corresponding to a solids content of 25 g / m 2 ). Thereafter, the obtained impregnated fiber webs were dried in an industrial dryer of Fa. Fleissner for 3 minutes at 200 ° C and cured. The bonded fiber webs obtained after cooling to room temperature are referred to as fiber webs F1 to F9 and FV2 to FV5 and FV2-1, FV2-2, FV2-3, depending on the binder liquors used.
Mit den gebundenen Faservliesen F1 bis F9 sowie FV2 bis FV5 sowie FV2-1 , FV2-2, FV2-3 wurden folgende Messungen durchgeführt: Zugkraft bei 180 °C und 15 % Dehnung, Thermodimensionsstabilität bei 200 °C und Dehnung bei 180 °C und 40 N/5 cm. With the bonded fiber webs F1 to F9 and FV2 to FV5 and FV2-1, FV2-2, FV2-3, the following measurements were carried out: tensile force at 180 ° C and 15% elongation, thermal dimensional stability at 200 ° C and elongation at 180 ° C and 40 N / 5 cm.
Zugkraft bei 180 °C und 15 % Dehnung sowie Dehnung bei einer Zugkraft von 40 N/5 cm Tensile force at 180 ° C and 15% elongation and elongation at a tensile force of 40 N / 5 cm
Die Bestimmungen erfolgten mittels einer Reißmaschine der Firma Zwick (Model Z10) mit integrierter Temperierkammer. Hierzu wurden aus den Faservliesen F1 bis F9 sowie FV2 bis FV5 sowie FV2-1 , FV2-2, FV2-3 in Längsrichtung 50 x 210 mm-Streifen (Längsrichtung) ausgestanzt und in die Zugvorrichtung mit einer Einspannlänge von 100 mm eingespannt. Nach Einbringung in die Temperierkammer wurde der jeweilige Prüfstreifen für 60 Sekunden bei 180 °C temperiert und danach bei dieser Temperatur mit einer Abzugsgeschwindigkeit von 150 mm/min mit steigender Zugkraft gedehnt. Bei Erreichen einer Zugkraft von 40 N/5cm wurde die Dehnung der Prüfstreifen in Prozent bestimmt. Zusätzlich wurde bei Erreichen einer Dehnung des Prüfstreifens von 15 % die jeweilige Zugkraft in N/5cm bestimmt. Die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 1 aufgelistet. Dabei sind die erhaltenen Ergebnisse umso besser zu bewerten, je niedriger die erhaltene Dehnung bzw. je höher die jeweilige Zugkraft ausfiel. Es wurden jeweils 5 separate Messungen durchgeführt. Die in Tabelle 1 angegebenen Werte stellen die Mittelwerte dieser Messungen dar. Schrumpfung in Querrichtung bei 200 °C The determinations were carried out by means of a Zwick tapping machine (Model Z10) with integrated tempering chamber. For this purpose, 50 × 210 mm strips (longitudinal direction) were longitudinally punched from the fiber webs F1 to F9 and also FV2 to FV5 and FV2-1, FV2-2, FV2-3 and clamped in the pulling device with a clamping length of 100 mm. After introduction into the tempering chamber, the respective test strip was tempered for 60 seconds at 180 ° C and then stretched at this temperature with a take-off speed of 150 mm / min with increasing tensile force. When a tensile force of 40 N / 5 cm was reached, the elongation of the test strips was determined in percent. In addition, when the test strip elongation reached 15%, the respective tensile force was determined in N / 5 cm. The results obtained are listed in Table 1. The results obtained are all the better to evaluate the lower the elongation obtained or the higher the respective tensile force. In each case 5 separate measurements were carried out. The values given in Table 1 represent the average values of these measurements. Shrinkage in the transverse direction at 200 ° C.
Die Bestimmung der Schrumpfung in Querrichtung bei 200 °C erfolgte in Anlehnung an die DIN 18192. Hierzu wurden aus den Faservliesen F1 bis F9 sowie FV2 bis FV5 sowie FV2-1 , FV2-2, FV2-3 in Längsrichtung 100 x 340 mm-Streifen ausgestanzt. Auf den The shrinkage in the transverse direction at 200 ° C. was determined on the basis of DIN 18192. To this end, the fiber webs F1 to F9 and also FV2 to FV5 and FV2-1, FV2-2, FV2-3 became 100 × 340 mm strips in the longitudinal direction punched out. On the
Faservliesstreifen wurde jeweils ausgehend von den beiden Schmalseiten im Abstand von jeweils 120 mm mittig eine Markierung angebracht, wobei sich eine Messstrecke zwischen den Markierungen von 100 mm ergab. Im Bereich der Mitte dieser Messstrecke wurde die Breite des Faservliesstreifens durch Messung kontrolliert. Daran anschließend wurden die schmalen Enden in Klemmschienen eingespannt. Non-woven fabric strips were each a marking attached from the two narrow sides at a distance of 120 mm, with a measuring distance between the markers of 100 mm resulted. In the middle of this measuring section, the width of the nonwoven strip was controlled by measurement. Subsequently, the narrow ends were clamped in clamping rails.
Parallel dazu wurden in einem Trockenschrank das zur Messung erforderliche Stativ sowie ein 4 kg schwere Edelstahlzylinder auf 200 °C aufgeheizt. Zur Prüfung wurden nun die markierten und vermessenen Faservliesstreifen mittels der einen Klemmschiene an das im Trockenschrank befindliche Stativ freihängend angebracht. Daran anschließend wurde der 4 kg schwerer Edelstahlzylinder an die untere Klemmschiene gehängt, die Trockenschranktür geschlossen und das so eingespannte Faservlies für 10 Minuten bei 200 °C im In parallel, the tripod required for the measurement and a 4 kg stainless steel cylinder were heated to 200 ° C in a drying oven. For testing, the marked and measured fiber fleece strips were now attached freely suspended by means of a clamping rail to the tripod located in the drying cabinet. Subsequently, the 4 kg heavy stainless steel cylinder was hung on the lower clamping rail, the drying cabinet door closed and the so clamped nonwoven fabric for 10 minutes at 200 ° C in
Trockenschrank belassen. Daran anschließend wurde das Laborstativ mitsamt dem belasteten Faservliesstreifen aus dem Trockenschrank genommen und für 5 Minuten bei Raumtemperatur abgekühlt. Danach wurde zuerst der Edelstahlzylinder von der unteren Klemmschiene und dann die obere Klemmschiene vom Stativ abgehängt (Stativ und Edelstahlzylinder wurden zur Temperierung für die nächste Messung wieder in den Leave drying cupboard. The laboratory stand was then removed from the drying cabinet together with the loaded nonwoven strip and cooled for 5 minutes at room temperature. Thereafter, the stainless steel cylinder was first detached from the lower clamping rail and then the upper clamping rail from the stand (tripod and stainless steel cylinder were again in the. For temperature control for the next measurement
Trockenschrank gestellt). Nach Entfernen der oberen und unteren Klemmschiene wurde der Faservliesstreifen eben auf den Labortisch gelegt und der jeweilige Abstand an der schmälsten Stelle in Querrichtung der Faservliesstreifen gemessen. Es wurden jeweils Messungen an 6 separaten Messstreifen durchgeführt. Die ebenfalls in der Tabelle angegebenen Werte stellen die Mittelwerte dieser Messungen dar. Dabei sind die Drying cupboard provided). After removing the upper and lower clamping rail, the fiber fleece strip was laid flat on the laboratory bench and the respective distance was measured at the narrowest point in the transverse direction of the fiber fleece strips. In each case measurements were carried out on 6 separate measuring strips. The values also given in the table represent the mean values of these measurements
Ergebnisse umso besser zu bewerten, je kleiner die Schrumpfung in Querrichtung ist. The smaller the shrinkage in the transverse direction, the better the results.
Angegeben ist die Änderung der Querrichtung in Prozent, bezogen auf die entsprechenden Abstände vor der thermischen Behandlung. Indicated is the change in the transverse direction in percent, based on the corresponding distances before the thermal treatment.
Messergebnisse der durchgeführten anwendungstechnischen Untersuchungen Measurement results of the applied technical tests
Zugkraft bei 180 °C Dehnung bei 180 °C Schrumpfung in Tensile force at 180 ° C elongation at 180 ° C shrinkage in
und 15 % Dehnung und 40 N/5 cm Querrichtung bei 200 °C and 15% elongation and 40 N / 5 cm transverse direction at 200 ° C
Faservlies [N/5 cm] [%] [% ] Non-woven fabric [N / 5 cm] [%] [%]
F1 71 4,0 -2,1  F1 71 4.0 -2.1
F2 65 4,6 -1 ,7  F2 65 4,6 -1, 7
F3 68 4,7 -2,5  F3 68 4.7 -2.5
F4 70 4,5 -2,9  F4 70 4.5 -2.9
F5 69 4,8 -3,0  F5 69 4.8-3.0
F6 76 4,9 -3,4  F6 76 4.9 -3.4
F7 68 4,2 -2,3  F7 68 4.2 -2.3
F8 67 4,7 -3,1  F8 67 4.7 -3.1
F9 66 4,6 -3,2  F9 66 4.6 -3.2
FV2 55 9,0 -12,8  FV2 55 9.0 -12.8
FV2-1 47 8,0 -10,1  FV2-1 47 8.0 -10.1
FV2-2 54 6,0 -7,7  FV2-2 54 6.0 -7.7
FV2-3 56 6,0 -7,7  FV2-3 56 6.0 -7.7
FV3 58 5,5 -4,3  FV3 58 5.5 -4.3
FV4 51 6,0 -5,0  FV4 51 6.0 -5.0
FV5 50 10,8 -14,0  FV5 50 10.8 -14.0
Aus den Ergebnissen ist klar ersichtlich, dass die unter Verwendung der erfindungsgemäßen Bindemittelzusammensetzungen gebundenen Faservliese deutlich erhöhte Zugkraftwerte bei einer Dehnung von 15 %, eine geringere Dehnung bei einer Zugkraft von 40 N/5 cm, sowie eine geringere Schrumpfung in Querrichtung zeigen. From the results, it can be clearly seen that the nonwoven fabrics bonded using the binder compositions of the present invention show markedly increased tensile values at 15% elongation, lower elongation at 40 N / 5 cm tensile strength, and less lateral shrinkage.

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zur Herstellung einer wässrigen Dispersion eines Polymerisats P (wässrige Polymerisat P-Dispersion) durch radikalisch initiierte wässrige 1. A process for preparing an aqueous dispersion of a polymer P (aqueous polymer P dispersion) by free-radically initiated aqueous
Emulsionspolymerisation, dadurch gekennzeichnet, dass die Polymerisation von  Emulsion polymerization, characterized in that the polymerization of
> 3 und < 8 Gew.-% wenigstens einer monoethylenisch ungesättigten Verbindung mit wenigstens einer Epoxygruppe und/oder einer N- Methylol-gruppe und/oder wenigstens einer Verbindung, welche wenigstens zwei nichtkonjugierte ethylenisch ungesättigte Gruppen aufweist (Monomere A), und > 3% and <8% by weight of at least one monoethylenically unsaturated compound having at least one epoxy group and / or one N-methylol group and / or at least one compound having at least two nonconjugated ethylenically unsaturated groups (monomers A), and
> 92 und < 97 Gew.-% weiterer, sich von den Monomeren A unterscheidender, ethylenisch ungesättigter Verbindungen, wobei ein allein aus diesen ethylenisch ungesättigten Verbindungen in  > 92 and <97% by weight of further ethylenically unsaturated compounds which differ from the monomers A, one of these ethylenically unsaturated compounds alone being suitable for use in
einpolymerisierter Form aufgebautes Polymerisat eine Glasübergangstemperatur im Bereich > 0 und ^ 50 °C aufweisen würde (Monomere B), wobei sich die Mengen der Monomeren A und B auf 100 Gew.-%  copolymerized polymer would have a glass transition temperature in the range> 0 and> 50 ° C (monomers B), wherein the amounts of monomers A and B to 100 wt .-%
(Gesamtmonomerenmenge) aufsummieren, in Anwesenheit von > 25 und ^ 120 Gew.- % wenigstens einer Ligninverbindung L, bezogen auf die Gesamtmonomerenmenge, erfolgt, und  (Total monomer), in the presence of> 25 and ^ 120% by weight of at least one lignin compound L, based on the total amount of monomers, takes place, and
wobei die Monomeren B keinerlei ethylenisch ungesättigte C3- bis C6-Mono- und/oder C4- bis C6-Dicarbonsäuren sowie deren Salze und Anhydride oder monoethylenisch ungesättigte Verbindungen mit wenigstens einer siliziumhaltigen Gruppe, einer Hydroxyalkylgruppe oder einer Carbonylgruppe umfassen. wherein the monomers B no ethylenically unsaturated C3 to C6 monocarboxylic and / or C 4 - to comprise C6-dicarboxylic acids and their salts and anhydrides or monoethylenically unsaturated compounds having at least one silicon-containing group, a hydroxyalkyl group or a carbonyl group.
Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Monomere A ausgewählt ist aus der Gruppe umfassend N-Methylolacrylamid, N- Methylolmethacrylamid, Glycidylacrylat, Glycidylmethacrylat, 1 ,4-Butylenglykoldiacrylat, Allylmethacrylat und/oder Divinylbenzol. A method according to claim 1, characterized in that the at least one monomer A is selected from the group comprising N-methylolacrylamide, N-methylolmethacrylamide, glycidyl acrylate, glycidyl methacrylate, 1, 4-butylene glycol diacrylate, allyl methacrylate and / or divinylbenzene.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die Monomeren B ausgewählt sind aus der Gruppe umfassend konjugierte aliphatische C4- bis Cg-Diene, Ester aus Vinylalkohol und einer Cr bis Cio-Monocarbonsäure, Cr bis Cio-Alkylacrylate, Cr bis Cio-Alkylmethacrylate, ethylenisch ungesättigte C3- bis C6-Monocarbonsäurenitrile, ethylenisch ungesättigte C4- bis C6-Dicarbonsäurenitrile, C5- bis Cio-Cycloalkylacrylate und -methacrylate, C bis Cio-Dialkylmaleinate und C bis Cio-Dialkylfumarate und vinylaromatische Monomere. Process according to one of Claims 1 or 2, where the monomers B are selected from the group consisting of C 4 -C 4 -conjugated aliphatic dienes, esters of vinyl alcohol and a C 1 -C -monocarboxylic acid, C 1 -C 4 -alkyl acrylates, C 1 -C 4 -cycloalkyl alkyl methacrylates, ethylenically unsaturated C3 to C6 Monocarbonsäurenitrile ethylenically unsaturated C 4 - to C 6 Dicarbonsäurenitrile, C5 to Cio-cycloalkyl acrylates and methacrylates, C to Cio-dialkyl maleates and dialkyl fumarates and C to Cio-vinyl aromatic monomers.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zur Polymerisation Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that for the polymerization
> 3,5 und < 7 Gew.-% Monomere A, und > 93 und < 96,5 Gew.-% Monomere B eingesetzt werden. > 3.5 and <7 wt .-% of monomers A, and > 93 and <96.5 wt .-% monomers B are used.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zur 5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the
Polymerisation ä 3,5 und -i 5,5 Gew.-% N-Methylolacrylamid, N-Methylolmethacrylamid,  Polymerization of 3.5 and -i 5.5% by weight of N-methylolacrylamide, N-methylolmethacrylamide,
Glycidylacrylat, Glycidylmethacrylat, 1 ,4- Butylenglykoldiacrylat, Allylmethacrylat und/oder  Glycidyl acrylate, glycidyl methacrylate, 1, 4-Butylenglykoldiacrylat, allyl methacrylate and / or
Divinylbenzol, und  Divinylbenzene, and
ä 94,5 und 96,5 Gew.-% 2-Ethylhexylacrylat, n-Butylacrylat, Acrylnitril, 1 ,4-Butadien,  94.5 and 96.5% by weight of 2-ethylhexyl acrylate, n-butyl acrylate, acrylonitrile, 1,4-butadiene,
Ethylacrylat, Vinylacetat, Methylmethacrylat, Styrol und/oder tert.-Butylmethacrylat eingesetzt werden.  Ethyl acrylate, vinyl acetate, methyl methacrylate, styrene and / or tert-butyl methacrylate can be used.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass als 6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that as
Ligninverbindung L ein Ligninsulfonat eingesetzt wird.  Lignin compound L a lignosulfonate is used.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zur 7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the
Polymerisation > 30 und ^ 80 Gew.-Teile Ligninverbindung L eingesetzt werden.  Polymerization> 30 and ^ 80 parts by weight of lignin compound L can be used.
8. Wässrige Polymerisat P-Dispersion erhältlich nach einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7. 8. Aqueous polymer P dispersion obtainable by a process according to one of claims 1 to 7.
9. Verwendung einer wässrigen Polymerisat P-Dispersion gemäß Anspruch 8 als 9. Use of an aqueous polymer P dispersion according to claim 8 as
Bindemittel für körnige und/oder faserförmige Substrate.  Binder for granular and / or fibrous substrates.
10. Verfahren zur Herstellung eines Formkörpers aus körnigen und/oder faserförmigen Substraten, dadurch gekennzeichnet, dass eine wässrige 10. A process for producing a shaped body of granular and / or fibrous substrates, characterized in that an aqueous
Bindemittelzusammensetzung enthaltend als wesentliche Komponente eine wässrige Polymerisat P-Dispersion gemäß Anspruch 8 auf das körnige und/oder faserförmige Substrat aufgebracht wird, gegebenenfalls das so behandelte körnige und/oder faserförmige Substrat in Form gebracht wird und anschließend das so erhaltene körnige und/oder faserförmige Substrat einem thermischen Behandlungsschritt bei einer Temperatur > 1 10 °C unterzogen wird.  Binder composition containing as essential component an aqueous polymer dispersion P according to claim 8 is applied to the granular and / or fibrous substrate, optionally the thus treated granular and / or fibrous substrate is shaped and then the granular and / or fibrous substrate thus obtained a thermal treatment step at a temperature> 1 10 ° C is subjected.
1 1. Verfahren zur Herstellung eines Formkörpers gemäß Anspruch 10, dadurch 1 1. A process for producing a shaped article according to claim 10, characterized
gekennzeichnet, dass die Menge an wässriger Bindemittelzusammensetzung so gewählt wird, dass pro 100 g körnigem und/oder faserformigem Substrat > 1 und ^ 100 g Bindemittel (entsprechend der Summe der Gesamtmengen an Polymerisat P und Ligninverbindung L) aufgebracht werden. in that the amount of aqueous binder composition is chosen such that per 100 g of granular and / or fibrous substrate> 1 and> 100 g of binder (corresponding to the sum of the total amounts of polymer P and lignin compound L) are applied.
12. Formkörper erhältlich nach einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 10 oder 1 1. 12. Shaped article obtainable by a process according to one of claims 10 or 11.
13. Verwendung von Formkörpern gemäß Anspruch 12 zur Herstellung bitumierter 13. Use of moldings according to claim 12 for the production bitumierter
Dachbahnen.  Roofing membranes.
14. Bitumierte Dachbahnen hergestellt unter Verwendung von Formkörpern gemäß 14. bitumen roofing membranes produced using moldings according to
Anspruch 13.  Claim 13.
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