DE19735960A1 - Verwendung von Aktivkohle und/oder Kohlenstoffmolekularsieben zur Verbesserung des Fogging-Verhaltens von Geweben, Ledern und Faserverbundwerkstoffen - Google Patents
Verwendung von Aktivkohle und/oder Kohlenstoffmolekularsieben zur Verbesserung des Fogging-Verhaltens von Geweben, Ledern und FaserverbundwerkstoffenInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft die Verwendung von Aktivkohle
und/oder Kohlenstoffmolekularsieben zur Verbesserung des Fogging-Ver
haltens von Geweben, Ledern und Faserverbundwerkstoffen, die
wenigstens ein polymeres Bindemittel auf der Basis wenigstens ei
ner wäßrigen Polymerisatdispersion ethylenisch ungesättigter Mo
nomere enthalten.
Der Begriff Fogging oder auch Window-Fogging ist im Automobilbau
seit 25 Jahren bekannt. Er steht für das inwendige Beschlagen von
Scheiben, insbesondere von Windschutzscheiben durch flüchtige
Substanzen aus den Innenausstattungsmaterialien wie Ledern,
Kunstledern, Folien, textilen Flächengebilden, Autoteppichen und
anderen Faserverbundwerkstoffen, die polymere Bindemittel enthal
ten, z. B. Radkastenabdeckungen. Für das Auftreten des Foggings
sind nach jüngeren Untersuchungen (s. beispielsweise D. Eisele,
Melliand Textilberichte 1987, S. 206-215 sowie P. Hardt et al.,
Textilpraxis International, 49 (1994), S. 163-167) insbesondere
Weichmacher, Emulgatoren, Gleitmittel, Avivagen, Netzmittel und
andere Hilfsmittel, wie sie bei der Herstellung von Innenausstat
tungsmaterialien üblicherweise verwendet werden, verantwortlich.
Ferner sind auch Abbauprodukte der vorgenannten Hilfsmittel sowie
auch Abbauprodukte der Polymere, die den Innenausstattungsmate
rialien zu Grunde liegen oder in ihnen enthalten sind, für das
Fogging relevant. Eine ausführliche Diskussion der für das Fog
ging relevanten Substanzen findet sich in D. Eisele (loc. cit.).
Fogging-trächtige Substanzen weisen im Unterschied zu geruchsbil
denden Substanzen, die ebenfalls von Polymeren emittiert werden
können, ein höheres Molekulargewicht auf.
Grundsätzlich ist Fogging unerwünscht, zum einen aus ästhetischen
Gründen und zum anderen auch aus Sicherheitsgründen, da die
Sichtverhältnisse schon bei geringsten Fogging-Ablagerungen, ins
besondere bei Dunkelheit, dramatisch eingeschränkt sind. Bislang
gingen die Bestrebungen der Industrie dahin, geeignete Substanzen
zu finden, die sich durch ein geringes Fogging-Potential aus
zeichnen (s. z. B. Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemis
try, 5th ed. on CD-ROM, Plasticizers 4.2.7). Diesen Bemühungen
war bislang nur ein mäßiger Erfolg beschieden, da sich zum einen
die verschiedenen Hilfsmittel im Hinblick auf ihr Fogging-Verhal
ten in unterschiedlichster und nicht vorhersagbarer Weise beein
flussen. Zum anderen sind die Automobilinnenausstattungsmateria
lien durch die von Sonneneinstrahlung erwirkten Temperaturspitzen
oftmals extremen Belastungen ausgesetzt, so daß sich Abbaupro
dukte bilden, die ebenfalls zum Fogging beitragen.
Aus der DE-A 30 23 023 ist grundsätzlich bekannt, Aktivkohle zur
Geruchsminderung von Polymerisatdispersionen zu verwenden.
Es wurde nun überraschenderweise gefunden, daß man das Fogging-
Verhalten von Autoinnenausstattungsmaterialien, die polymere Bin
demittel auf der Basis von wäßrigen Polymerisatdispersionen ent
halten, z. B. Geweben, Ledern, Kunstledern und Faserverbundwerk
stoffen, verbessern kann, wenn man zu den polymeren Bindemitteln
Aktivkohle gibt. Ein ähnlicher Effekt wird beobachtet, wenn man
zu den polymeren Bindemitteln anstelle oder zusammen mit der Ak
tivkohle Kohlenstoffmolekularsiebe gibt.
Demnach betrifft die vorliegende Erfindung die Verwendung von Ak
tivkohle und/oder Kohlenstoffmolekularsieben zur Verbesserung des
Fogging-Verhaltens von Geweben, Ledern, Kunstledern und Faserver
bundwerkstoffen, die wenigstens ein polymeres Bindemittel auf der
Basis wenigstens einer wäßrigen Polymerisatdispersion ethyle
nisch ungesättigter Monomere enthalten.
Die erfindungsgemäß verwendete Aktivkohle weist in der Regel eine
spezifische Oberfläche im Bereich von 500 bis 2500 m2/g, vorzugs
weise im Bereich 800 bis 1800 m2/g und insbesondere im Bereich
1000 bis 1500 m2/g auf (Langmuir-Oberfläche entsprechend DIN
66 131). Bevorzugt wird Aktivkohle mit einem hohen Gehalt an Mi
kroporen (Porendurchmesser ≦ 2 nm; siehe auch Ullmann's Encyclo
pedia of Technical Chemistry, 5 ed, Vol. AS, S. 126). Das Poren
volumen der verwendeten Aktivkohle liegt vorzugsweise im Bereich
von 0,2 bis 1,4 ml/g, insbesondere 0,4 bis 0,8 ml/g. Davon nehmen
die Mikroporen 0,2 bis 1,4 ml/g, vorzugsweise 0,2 bis 0,5 ml/g
und insbesondere 0,3 bis 0,4 ml/g ein. Geeignete Aktivkohlen sind
im Handel erhältlich.
Geeignete Aktivkohlen umfassen sowohl grobteilige Granulate mit
Korngrößen < 500 µm beispielsweise im Bereich von 0,5 bis 5 mm als
auch feinteilige Aktivkohlepulver mit Teilchengröße < 500 µm. Be
vorzugt werden Aktivkohlepulver, insbesondere solche mit Teil
chengröße < 200 µm und ganz besonders bevorzugt < 120 µm.
Anstelle von oder zusammen mit der Aktivkohle können auch Kohlen
stoffmolekularsiebe verwendet werden. Kohlenstoffmolekularsiebe
sind z. B. aus Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry,
5th ed. Vol. B3, S. 9-10 bekannt und kommerziell erhältlich.
In der Regel werden die Aktivkohlen und/oder Kohlenstoffmoleku
larsiebe in einer Menge von 0,1 bis 30 Gew.-%, vorzugsweise 0,2
bis 20 Gew.-%, insbesondere 0,5 bis 15 Gew.-% und besonders be
vorzugt 1 bis 10 Gew.-%, bezogen auf die polymeren Bestandteile
des Emulsionspolymerisats, verwendet.
Die erfindungsgemäß einzusetzende Aktivkohle wird in der Regel in
die wäßrige Polymerisatdispersion eingearbeitet, bevor diese als
polymeres Bindemittel oder Ausrüstung für die Fahrzeuginnenaus
kleidungen zum Einsatz kommt. Es ist jedoch auch möglich, die Ak
tivkohle, bzw. die Kohlenstoffmolekularsiebe erst bei der Her
stellung der Fahrzeuginnenauskleidungen einzusetzen. Bevorzugt
wird jedoch die Aktivkohle in die wäßrige Polymerisatdispersion
vor ihrer Verarbeitung eingearbeitet. Dies geschieht nach den üb
lichen Verfahren, wie sie für die Zugabe von pulverförmigen Fest
stoffen zu flüssigen Systemen wie Polymerisatdispersionen bekannt
sind, beispielsweise mittels eines Dissolvers. Die Zugabe der Ak
tivkohle erfolgt in der Regel bei Raumtemperatur, sie kann jedoch
auch bei erhöhter Temperatur durchgeführt werden.
Hinsichtlich der Art der verwendeten Polymerisatdispersionen be
stehen keinerlei Einschränkungen. Sie richtet sich in erster Li
nie nach dem gewünschten Anwendungszweck. Es kann sich sowohl um
eine Primärdispersion handeln, d. h. um eine Polymerisatdisper
sion, die nach der Methode der radikalischen, wäßrigen Suspen
sions- oder Emulsionspolymerisation ethylenisch ungesättigter Mo
nomere unmittelbar erhalten wurde. Es kann sich auch um eine sog.
Sekundärdispersion handeln, d. h. ein durch radikalische Lösungs
polymerisation ethylenisch ungesättigter Monomere erhaltenes Po
lymerisat, das nachträglich in eine wäßrige Polymerdispersion
überführt wurde.
Hinsichtlich der das Polymer konstituierenden Monomere bestehen
ebenfalls keine Einschränkungen. Auch hier richtet sich die Art
der gewünschten Monomere nach dem jeweiligen Verwendungszweck. In
der Regel sind die Polymere im Wesentlichen aufgebaut aus
C4-C8-Dienen wie Butadien, Chloropren, Isopren, vinylaromatischen
Verbindungen wie Styrol, α-Methylstyrol, α-Butylstyrol, Vinylto
luole, Vinylchlorbenzole, Estern der Acrylsäure und/oder Metha
crylsäure mit C1-C10-Alkanolen, C5-C10-cycloalkanolen oder
C6-C20-Arylalkoholen wie Methyl(meth)acrylat, Ethyl(meth)acrylat,
n-Propyl(meth)acrylat, Isopropyl(meth)acrylat, n-Eutyl(meth)acry
lat, Isobutyl(meth)acrylat, tert.-Butyl(meth)acrylat, n-He
xyl(meth)acrylat, 2-Ethylhexyl(meth)acrylat und Decyl(meth)acry
lat, ferner Vinylester aliphatischer Carbonsäuren wie Vinylace
tat, Vinylpropionat, Vinylbutyrat und Vinylversatate (Vinylester
verzweigter Carbonsäuren welche als Versatic®-Säuren der Shell im
Handel sind), Olefinen wie Ethylen, Propen, 1-Buten, Isobuten
oder 1-Penten, ferner Vinylchlorid, Vinylidenchlorid, Acrylnitril
und Methacrylnitril sowie Mischungen der vorgenannten Monomere
und Monomerklassen. Besonders wichtige Monomere sind Butadien,
Styrol, Vinylacetat, Vinylpropionat, Vinylchlorid, Vinylidinchlo
rid, n-Butylacrylat, 2-Ethylhexylacrylat, Methyl(meth)acrylat,
Ethylen, Propen, Acrylnitril und Methacrylnitril, die alleine
oder bevorzugt in Mischungen untereinander eingesetzt werden. Ty
pische Monomermischungen sind Butadien/Styrol, Butadien/Styrol/
Acrylnitril, Styrol/Acrylnitril, Styrol/n-Butylacrylat und gege
benenfalls 2-Ethylhexylacrylat, Vinylacetat/Ethylen, Vinylacetat/
Vinylpropionat/Ethylen, Vinylacetat/Vinylchlorid, Vinylacetat/Vi
nylchlorid/Ethylen, Methylmethacrylat/n-Butylacrylat und gegebe
nenfalls 2-Ethylhexylacrylat sowie Methylmethacrylat/Acrylnitril/
n-Butylacrylat und gegebenenfalls 2-Ethylhexylacrylat.
Ferner enthalten die Polymere je nach Verwendungszweck auch modi
fizierende Monomere einpolymerisiert. Hierzu zählen sowohl Mono
mere, die weichmachende oder lipophilisierende Eigenschaften auf
weisen wie die Ester ethylenisch ungesättigter Carbonsäuren mit
langkettigen Alkoholen wie Decanol, Dodecanol, Stearylalkohol und
Behenylalkohol, ferner die Ester ethylenisch ungesättigter Car
bonsäuren mit Polyetherglykolen und Monoalkylpolyetherglykolen,
insbesondere entsprechende Ester der Acrylsäure oder der Metha
crylsäure sowie die Dialkylester ethylenisch ungesättigter Dicar
bonsäuren, z. B. Di-n-butylmaleinat, Di-n-butylfumarat sowie Di
methylmaleinat. Die vorgenannten Monomere werden vorzugsweise in
Mengen ≦ 20 Gew.-%, bezogen auf die zu polymerisierenden Mono
mere, eingesetzt.
Zu den modifizierenden Monomeren zählen ferner solche Monomere,
die für sich polymerisiert üblicherweise Homopolymerisate erge
ben, die eine erhöhte Wasserlöslichkeit aufweisen. Hierzu zählen
ethylenisch ungesättigte Carbonsäuren wie Acrylsäure, Methacryl
säure, Maleinsäure, Fumarsäure, Itaconsäure, Acrylamidoglykol
säure, Methacrylamidoglykolsäure sowie die Halbester ethylenisch
ungesättigter Dicarbonsäuren wie Methylmaleinat und Mono-n-butyl
maleinat. Hierzu zählen auch die Amide der vorgenannten ethyle
nisch ungesättigten Carbonsäuren, insbesondere Acrylamid und Me
thacrylamid, ethylenisch ungesättigte Sulfonsäuren und deren was
serlöslichen Salze, insbesondere deren Natriumsalze, wie Vinyl
sulfonsäure, Styrolsulfonsäure, Acrylamido-2-methylpropansulfon
säure, sowie ferner N-Vinylpyrrolidon. Derartige Monomere werden
in der Regel in Mengen von 0,5 bis 20 Gew.-%, vorzugsweise 1 bis
10 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmenge der zu polymerisierenden
Monomere eingesetzt.
Modifizierende Monomere sind weiterhin vernetzende oder vernetz
bare Monomere. Hierbei handelt es sich um Monomere, die wenig
stens eine Epoxy-, Hydroxy-, N-Alkylol- oder eine Carbonylgruppe
enthalten. Beispiele hierfür sind die N-Hydroxyalkyl- und N-Alkyl
olamide der ethylenisch ungesättigten Carbonsäuren mit 3 bis 10
C-Atomen wie 2-Hydroxyethyl(meth)acrylamid und N-Methyl
ol(meth)acrylamid, die Hydroxyalkylester besagter ethylenisch
ungesättigter Carbonsäuren, z. B. Hydroxyethyl-, Hydroxypropyl-
und Hydroxybutyl(meth)acrylat, ferner die ethylenisch ungesättig
ten Glycidylether und -ester, z. B. Vinyl-, Allyl- und Methal
lylglycidylether, Glycidylacrylat und -methacrylat, die Diaceto
nylamide der obengenannten ethylenisch ungesättigten Carbonsäu
ren, z. B. Diacetonyl(meth)acrylainid, und die Ester der Acetyles
sigsäure mit den oben genannten Hydroxyalkylestern ethylenisch
ungesättigter Carbonsäuren, z. B. Acetylacetoxyethyl(meth)acry
lat. Weiterhin können Verbindungen eingesetzt werden, die zwei
nicht-konjugierte, ethylenisch ungesättigte Bindungen aufweisen,
z. B. die Diester zweiwertiger Alkohole mit monoethylenisch unge
sättigten C3-C10-Monocarbonsäuren. Beispiele für derartige Verbin
dungen sind Alkylenglykoldiacrylate- und -dimethacrylate, wie
Ethylenglykoldiacrylat, 1,3-Butylenglykoldiacrylat, 1,4-Butylen
glykoldiacrylat, Propylenglykoldiacrylat, Divinylbenzol, Vinylme
thacrylat, Vinylacrylat, Allylmethacrylat, Allylacrylat, Diallyl
maleat, Diallylfumarat, Methylenbisacrylamid, Cyclopentadienyla
crylat, Tricyclodecenyl(meth)acrylat, N,N'Divinylimidazolin-2-on
oder Triallylcyanurat. Diese werden in untergeordneter Menge, in
der Regel bis zu 10 Gew.-%, vorzugsweise bis 5 Gew.-% und insbe
sondere bis 1 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmenge der zu polyme
risierenden Monomere, mit einpolymerisiert.
Wie bereits oben erwähnt, können die Polymere nach den üblichen
Polymerisationsverfahren hergestellt werden, z. B. durch radika
lisch Substanz-, Emulsions-, Suspensions-, Dispersions-, Fäl
lungs- und Lösungspolymerisation. Gegebenenfalls ist es dann er
forderlich, nach bekannten Methoden, die erhältlichen Polymeri
sate in wäßrige Polymerdispersionen zu überführen. Bei den ge
nannten Polymersationsverfahren wird bevorzugt unter Ausschluß
von Sauerstoff gearbeitet, vorzugsweise in einem Stickstoffstrom.
Für alle Polymerisationsverfahren werden die üblichen Apparaturen
verwendet, z. B. Rührkessel, Rührkesselkaskaden, Autoklaven,
Rohrreaktoren und Kneter.
Bevorzugt werden die Polymerisate durch radikalische wäßrige
Emulsionspolymerisation hergestellt. Verfahren hierzu sind dem
Fachmann grundsätzlich bekannt. In der Regel erfolgt die Polyme
risation in Gegenwart von Radikale bildenden Verbindungen (In
itiatoren). In der Regel werden Initiatoren in Mengen von 0,01
bis 5 Gew.-% und besonders bevorzugt 0,1 bis 1 Gew.-%, bezogen
auf die zu polymerisierenden Monomere eingesetzt.
Geeignete Polymerisationsinitiatoren sind beispielsweise Per
oxide, Hydroperoxide, Peroxodisulfate, Percarbonate, Peroxoester,
Wasserstoffperoxid und Azoverbindungen. Beispiele für Initiato
ren, die wasserlöslich oder auch wasserunlöslich sein können,
sind Wasserstoffperoxid, Dibenzoylperoxid, Dicyclohexylperoxi
dicarbonat, Dilauroylperoxid, Methylethylketonperoxid, Di-tert.-
Butylperoxid, Acetylacetonperoxid, tert.-Butylhydroperoxid,
Cumolhydroperoxid, tert.-Butylperneodecanoat, tert.-Amylperpiva
lat, tert.-Butylperpivalat, tert.-Butylperneohexanoat, tert.-
Butylper-2-ethylhexanoat, tert.-Butyl-perbenzoat, Lithium-,
Natrium-, Kalium- und Ammoniumperoxidisulfat, Azodiisobutyro
nitril, 2,2'-Azobis(2-amidinopropan)dihydrochlorid, 2-(Carbamoyl
azo)isobutyronitril und 4,4-Azobis(4-cyanovaleriansäure). Auch
die bekannten Redox-Initiatorsysteme können als Polymerisationsi
nitiatoren verwendet werden.
Die Initiatoren können allein oder in Mischung untereinander
angewendet werden, z. B. Mischungen aus Wasserstoffperoxid und
Natriumperoxidisulfat. Für die Polymerisation in wäßrigem Medium
werden bevorzugt wasserlösliche Initiatoren eingesetzt.
Um Polymerisate mit niedrigem mittleren Molekulargewicht herzu
stellen, ist es oft zweckmäßig, die Copolymerisation in Gegenwart
von Reglern durchzuführen. Hierfür können übliche Regler
verwendet werden, wie beispielsweise organische SH-Gruppen ent
haltende Verbindungen, wie 2-Mercaptoethanol, 2-Mercaptopropanol,
Mercaptoessigsäure, tert.-Butylmercaptan, n-Octylmercaptan,
n-Dodecylmercaptan und tert.-Dodecylmercaptan, C1- bis C4-Aldehyde,
wie Formaldehyd, Acetaldehyd, Propionaldehyd, Hydroxylammonium
salze wie Hydroxylammoniumsulfat, Ameisensäure, Natriumbisulfit
oder Isopropanol. Die Polymerisationsregler werden im allgemeinen
in Mengen von 0,1 bis 10 Gew.-%, bezogen auf die Monomeren einge
setzt.
Ferner kann es vorteilhaft sein, die Monomertröpfchen bzw.
Polymerteilchen durch grenzflächenaktive Hilfsstoffe zu stabili
sieren. Typischerweise verwendet man hierzu Emulgatoren oder
Schutzkolloide. Es kommen anionische, nichtionische, kationische
und amphotere Emulgatoren in Betracht. Übliche anionische Emulga
toren sind beispielsweise die Salze, insbesondere die Natrium
salze von Alkylbenzolsulfonsäuren, (Di)alkyldiphenyletherdisulfo
naten (z. B. Dowfax® 2A1 der Dow Chemical), von sulfonierten Fett
säuren, Sulfosuccinaten, Fettalkoholsulfaten, Alkylphenolsulfaten
und von Fettalkoholethersulfaten sowie ferner die Salze der
Schwefelsäurehalbester ethoxylierter Alkanole und ethoxilierter
Alkylphenole. Als nichtionische Emulgatoren können beispielsweise
Alkylphenolethoxylate, Primäralkoholethoxilate, Fettsäureethoxi
late, Alkanolamidethoxilate, Fettaminethoxilate, EO/PO-Blockcopo
lymere und Alkylpolyglucoside verwendet werden.
Als kationische Emulgatoren können Aminoalkoxilate, Alkylbetaine,
Alkylamidobetaine und/oder Sulfobetaine eingesetzt werden.
Typische Schutzkolloide sind beispielsweise Cellulosederivate,
Polyethylenglykol, Polypropylenglykol Copolymerisate aus
Ethylenglykol und Propylenglykol, Polyvinylacetat, Polyvinyl
alkohol, Polyvinylether, Stärke und Stärkederivate, Dextran,
Polyvinylpyrrolidon, Polyvinylpyridin, Polyethylenimin, Poly
vinylimidazol, Polyvinylsuccinimid, Polyvinyl-2-methylsuccinimid,
Polyvinyl-1,3-oxazolidon-2, Polyvinyl-2-methylimidazolin und
Maleinsäure bzw. Maleinsäureanhydrid enthaltende Copolymerisate,
wie sie z. B. in DE 25 01 123 beschrieben sind.
Die Emulgatoren oder Schutzkolloide werden üblicherweise in
Konzentrationen von 0,05 bis 20 Gew.-%, vorzugsweise 0,1 bis 10
Gew.-% bezogen auf die Monomere eingesetzt.
Die radikalische Polymerisation kann in Gesamtansatzvorlage
(Batch-Verfahren) durchgeführt werden. Vorzugsweise wird jedoch,
insbesondere im technischen Maßstab, nach dem Zulaufverfahren ge
arbeitet. Hierbei wird die überwiegende Menge (in der Regel 80
bis 100 Gew.-%) der zu polymerisierenden Monomere dem Polymerisa
tionsgefäß gemäß dem Fortschreiten der Polymerisation der bereits
im Polymerisationsgefäß befindlichen Monomere zugesetzt. Das ra
dikalische Initiatorsystem kann hierbei sowohl vollständig im Po
lymerisationsgefäß vorgelegt, als auch nach Maßgabe seines Ver
brauchs im Lauf der radikalischen wäßrigen Emulsionspolymerisa
tion kontinuierlich oder stufenweise der Polymerisationsreaktion
zugeführt werden.
Im Falle der Emulsionspolymerisation kann die Herstellung der Po
lymerisatdispersion in Gegenwart einer zuvor hergestellten wäßrigen
Polymerisatdispersion als Polymersaat (Saat-Latex) durchge
führt werden. Derartige Verfahren sind dem Fachmann grundsätzlich
bekannt und beispielsweise in der DE-A 4213967, der DE-A 4213968
und der EP-A 567 811 sowie der dort zitierten Literatur beschrie
ben. Der eingesetzte Saat-Latex weist in der Regel einen ge
wichtsmittleren Teilchendurchmesser im Bereich von 10 bis 300 nm
auf. Die so erhältlichen Polymerisate weisen in der Regel einen
Teilchendurchmesser im Bereich von 50 bis 1000 nm auf.
Je nach Art der eingesetzten Monomere und den verwendeten Initia
torsystem wird die Polymerisationstemperatur im Bereich von 0 bis
130°C und der Polymerisationsdruck im Bereich von 0,5 bis 20 bar
liegen. Die üblicherweise zum Einsatz kommende Polymerisatdisper
sionen weisen Feststoffgehalte bis zu 80 Gew.-% auf. Von besonde
rer Bedeutung sind Polymerisatdispersionen mit Feststoffgehalten
im Bereich von 40 bis 70 Gew.-%, die je nach gewünschtem Anwen
dungszweck auch auf niedrigere Feststoffgehalte, beispielsweise
durch Verdünnen mit Wasser oder mit einem Wasser mischbaren orga
nischen Lösungsmittel, eingestellt werden können.
Ferner werden die zum Einsatz kommenden Polymerisatdispersionen
oftmals zur Entfernung von flüchtigen geruchsbildenden Substan
zen wie Restmonomeren geruchsfrei gestaltet. Geeignete Maßnahmen
sind beispielsweise das Abstreifen von flüchtigen Verbindungen
mittels Wasserdampf oder konventionelle Destillationsverfahren
(s. z. B. EP-A 584 458 sowie EP-A 327 006). Als Desodorierungs
maßnahme kommt auch die sog. chemische Desodorierung in Frage.
Hierunter ist eine sich an die Hauptpolymerisation anschließende
Polymerisationsstufe zu verstehen. Auch diese Verfahren sind dem
Fachmann z. B. aus der DE-A 38 34 734, der EP-A 379 892, der
EP-A 327 006 bekannt.
Die mit der Aktivkohle ausgerüsteten Polymerisatdispersionen kön
nen in bekannter Weise für die Herstellung oder Behandlung von
Ausrüstungsgegenständen, wie sie im Automobilbau Anwendung fin
den, z. B. Geweben, Ledern, Kunstledern oder Faserverbundwerk
stoffen, z. B. Autoteppichen, deren Rückenschicht mit einer Poly
merisatdispersion verfestigt ist, eingesetzt werden. Die unter
Verwendung der erfindungsgemäßen Polymerisatdispersionen herge
stellten Erzeugnisse zeichnen sich durch ein besonders günstiges
Fogging-Verhalten aus.
Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung be
trifft thermoplastisch verformbare Faserverbundwerkstoffe, insbe
sondere Faser- bzw. Nadelvliese, die mit einer Aktivkohle enthal
tenden wäßrigen Polymerisatdispersion eines thermoplastischen
Polymers verfestigt worden sind. Derartige Faserverbundwerkstoffe
finden weite Anwendung im Automobilbau, beispielsweise als ther
moplastisch verformbare Innenauskleidungsmaterialien. Für diese
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kommen vorzugsweise
Polymerisatdispersionen in Frage, die wenigstens ein Polymer P1
mit einer Glasübergangstemperatur Tg(1) von wenigstens 60°C und
wenigstens ein weiteres Polymer P2 mit einer Glasübergangstempe
ratur Tg(2) umfassen, wobei Tg(2) wenigstens 20 K, vorzugsweise
wenigstens 40 K und insbesondere 60 bis 150 K unterhalb Tg(1)
liegt. Tg(1) liegt insbesondere oberhalb 80°C. Mit der Glastempe
ratur Tg ist der Grenzwert der Glasübergangstemperatur gemeint,
dem diese gemäß G. Kaniks (Kolloid-Zeitschrift + Zeitschrift für
Polymere, Bd. 190, S. 1, Gleichung 1) mit zunehmendem Molekular
gewicht zustrebt; sie wird nach dem DSC-Verfahren ermittelt (DSC,
mid-point temperature, ASTM D3418-82).
Dabei ist es oft hilfreich, die Glasübergangstemperatur Tg des
dispergierten Polymerisats abzuschätzen. Nach Fox (T.G. Fox,
Bull. Am. Phys. Soc. (Ser. II) 1, 123 [1956] und Ullmann's Enzy
klopädie der technischen Chemie, Weinheim (1980), S. 17, 18) gilt
für die Glasübergangstemperatur von Mischpolymerisaten bei großen
Molmassen in guter Nährung
wobei X1, X2, . . ., Xn die Massenbrüche 1, 2, . . ., n und Tg 1, Tg 2,
. . ., Tg n die Glasübergangstemperaturen der jeweils nur aus einem
der Monomeren 1, 2, . . ., n aufgebauten Polymeren in Grad Kelvin
bedeuten. Letztere sind z. B. aus Ullmann's Encyclopedia of Indu
strial Chemistry, VCH, Weinheim, Vol. A 21 (1992) S. 169 oder aus
J. Bandrup, E.H. Immergut, Polymer Handbook 3rd ed., J. Wiley, New
York, 1989, bekannt.
In den für diese Ausführungsform der Erfindung bevorzugten Poly
merisatdispersionen beträgt das Gewichtsverhältnis der Polymeri
sate P1:P2 vorzugsweise 20 : 80 bis 80 : 20, insbesondere 40 : 60 bis
75 : 25 und ganz besonders bevorzugt 50 : 50 bis 70 : 30.
Das Polymerisat P1 ist in der Regel im wesentlichen aufgebaut aus
wenigstens einem Monomer A, ausgewählt unter Styrol, α-Methylsty
rol, C1-C4-Alkylmethacrylaten, Acrylnitril, Methacrylnitril und
Mischungen der genannten Monomere. Die Monomere A machen in der
Regel 70 bis 100 Gew.-% und insbesondere 90 bis 100 Gew.-% der
das Polymer P1 konstituierenden Monomere aus, wobei der Anteil an
Acrylnitril, bezogen auf die Gesamtmenge der Monomere, in der Re
gel unterhalb 50 Gew.-% und besonders bevorzugt unterhalb 30
Gew.-% liegt. Neben den Monomeren A kann das Polymer in einpoly
merisierter Form auch Monomere B, ausgewählt unter C1-C10-Alkyl
acrylaten, den Vinylestern aliphatischer C1-C10-Carbonsäuren,
C2-C6-Olefinen und Butadien, enthalten. Der Anteil der Monomere B
an den das Polymer P1 konstituierenden Monomeren wird vorzugs
weise unterhalb 30 Gew.-% liegen. Besonders bevorzugt sind Poly
mere P1, die keine Monomere B enthalten. Ferner kann das Polymer
P1 in einpolymerisierter Form auch die oben genannten modifizie
renden Monomere in den dort angegebenen Mengen enthalten. Bevor
zugte modifizierende Monomere dieser Ausführungsform sind die
oben genannten ethylenisch ungesättigten Carbonsäuren, insbeson
dere Acrylsäure, Methacrylsäure und Itaconsäure, deren Amide,
insbesondere Acrylamid und Methacrylamid, deren N-Alkylolamide,
insbesondere N-Methylol(meth)acrylamid und deren Hydroxyalkyl
ester, insbesondere 2-Hydroxyethyl(meth)acrylat. Derartige Mono
mere C werden vorzugsweise in Mengen von 0,1 bis 10 Gew.-% und
insbesondere 0,5 bis 5 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der
Monomere, die das Polymer P1 bilden, eingesetzt.
Das Polymer P2 ist im wesentlichen aus Monomeren B und in unter
geordnetem Maß aus Monomeren A und gegebenenfalls Monomeren C
aufgebaut. Vorzugsweise ist das Polymer P2 aus 10 bis 70 Gew.-%
und insbesondere 20 bis 60 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmenge
der Monomere, die das Polymer P2 bilden, Monomeren A und 30 bis
90 Gew.-%, vorzugsweise 40 bis 80 Gew.-% Monomeren B aufgebaut.
Der Anteil der Monomere C an den das Polymer P2 bildenden Monome
ren liegt vorzugsweise im Bereich von 0,1 bis 10 Gew.-% und ins
besondere 0,5 bis 5 Gew.-%.
Ganz besonders bevorzugt ist das Polymer P1 aus 50 bis 99,5
Gew.-% Styrol und/oder α-Methylstyrol, 0 bis 49,5 Gew.-% Acrylni
tril und 0,5 bis 5 Gew.-% ethylenisch ungesättigten Monocarbon
säuren aufgebaut. Das Polymer P2 ist dann in der Regel aus 20 bis
70 Gew.-% Butadien und 30 bis 80 Gew.-% Styrol, das gegebenen
falls bis zu 50 Gew.-% durch Acrylnitril ersetzt sein kann, sowie
0,5 bis 5 Gew.-% Acrylsäure, Methacrylsäure und/oder Itaconsäure
sowie gegebenenfalls bis zu 2 Gew.-% Acrylamid, Methacrylamid,
N-Methylolacrylamid und/oder N-Methylolmethacrylamid aufgebaut. An
stelle der Monomerkombination Styrol/Butadien kann auch eine Mo
nomerkombination Styrol/n-Butylacrylat und/oder 2-Ethylhexylacry
lat oder eine Monomerkombination Methylmethacrylat/n-Butylacrylat
und/oder 2-Ethylhexylacrylat eingesetzt werden.
Die Herstellung der Polymere P1 und der Polymere P2 erfolgt vor
zugsweise durch radikalische, wäßrige Emulsionspolymerisation in
der oben beschriebenen Weise. Die Polymere P1 und P2 können sepa
rat hergestellt werden oder gemeinsam durch stufenweise Emul
sionspolymerisation. Hierbei wird vorzugsweise zuerst die Mono
mermischung, die zu Polymer P1 führt, polymerisiert und anschlie
ßend die Monomermischung, aus welcher P2 aufgebaut ist. Eine um
gekehrte Vorgehensweise ist jedoch ebenfalls denkbar. Hierbei
werden sogenannte Kern/Schale-Polymerisate erhalten. Vorzugsweise
bildet das Polymer P1 den Kern der Polymerisatteilchen und das
Polymer P2 die Schale. Dies läßt sich in einfacher Weise dadurch
realisieren, daß man zuerst P1 herstellt und anschließend die P2
konstituierenden Monomere aufpolymerisiert Verfahren zur Her
stellung derartiger Polymerisate sind beispielsweise aus der
DE-A 32 00 072, der US-A 3,454,516, der EP-A 184 091, der EP-A 492 405
und der GB 975 421 bekannt.
Die Herstellung der Faserverbundwerkstoffe erfolgt durch Verfes
tigen der Fasern mit Hilfe der erfindungsgemäßen Polymerisatdis
persionen nach bekannten Verfahren (z. B. Ullmann's Enzyklopädie
der technischen Chemie, 4. Aufl., Bd. 23, 1983, S. 738-742). Da
bei können den Polymerisatdispersionen außer der Aktivkohle die
für den jeweiligen Verwendungszweck geeigneten Zusatzstoffe zuge
geben werden, insbesondere Füllstoffe wie Tone oder Kreide. Han
delt es sich bei den Faserverbundwerkstoffen um die bereits er
wähnten thermoverformbaren Nadelvliesstoffe für den Automobilbau,
geht man von Nadelvliesen aus, die aus den hierfür üblichen Fa
sern, z. B. Polypropylen-, Polyamid-, Polyester-Fasern, nach den
üblichen Verfahren (Römpp, Chemielexikon, Georg-Thieme-Verlag,
Stuttgart-New York, 9. Aufl., S. 4550 und dort zitierte Litera
tur) hergestellt wurden. Diese Nadelvliese werden durch Badimpräg
nieren, Schaumimprägnieren, Besprühen, Flatschen oder Bedrucken
mit den Polymerisatdispersionen getränkt. Dazu kann die Disper
sion eventuell mit Wasser verdünnt oder mit üblichen Verdickungs
mitteln verdickt werden, um die gewünschte Verarbeitungsviskosi
tät einzustellen. Der Vliesbehandlung mit der Dispersion schließt
sich im allgemeinen eine Trocknung und Temperung des erhaltenen
Faserverbundwerkes an. Die Trocknungsbedingungen hängen von der
Art des eingesetzten Trockners ab, üblicherweise liegt die Trock
nungstemperatur zwischen 80 und 160°C, insbesondere im Bereich von
110 bis 130°C. Geeignete Trockner sind beispielsweise Umluft- oder
Frischlufttrockenschränke oder Trommeltrockner. Häufig erfolgt
der Einsatz von Infrarotstrahlern zum Vorerhitzen.
Die so erhältlichen Faserverbundwerkstoffe zeigen unter üblichen
Bedingungen keine oder nur eine geringe Foggingneigung, wie sie
z. B. durch DIN 75 201 bestimmt werden kann. Auch bei thermischer
Belastung oberhalb 90°C ist die Foggingneigung deutlich geringer
als bei nicht erfindungsgemäßen Faserverbundwerkstoffen ohne Ak
tivkohle. Die mechanischen Eigenschaften der Aktivkohle enthal
tenden Faserverbundwerkstoffe entsprechen denen von Faserverbund
werkstoffen, die ohne Verwendung von Aktivkohle hergestellt wur
den.
Die Herstellung der Polymerisat-Dispersion erfolgte nach dem Ver
fahren der halbkontinuierlichen radikalischen Emulsionspolymeri
sation.
Zulauf 1:
9,8 kg Styrol
5,8 kg Butadien
0,1 kg Itaconsäure
0,24 kg Acrylsäure
0,3 kg Texapon®NSO (wäßrige Lösung des Natriumsalzes von sulfatiertem Nonylphenolethoxilat; Handelsprodukt der Henkel KGaA)
5,5 kg vollentsalztes Wasser
Zulauf 2:
95 g Natriumperoxidisulfat
1,1 kg vollentsalztes Wasser
Vorlage:
5% von Zulauf 1
5% von Zulauf 2
9,4 kg vollentsalztes Wasser.
9,8 kg Styrol
5,8 kg Butadien
0,1 kg Itaconsäure
0,24 kg Acrylsäure
0,3 kg Texapon®NSO (wäßrige Lösung des Natriumsalzes von sulfatiertem Nonylphenolethoxilat; Handelsprodukt der Henkel KGaA)
5,5 kg vollentsalztes Wasser
Zulauf 2:
95 g Natriumperoxidisulfat
1,1 kg vollentsalztes Wasser
Vorlage:
5% von Zulauf 1
5% von Zulauf 2
9,4 kg vollentsalztes Wasser.
Die Vorlage wurde auf 70°C angeheizt und 30 Minuten anpolymeri
siert. Anschließend wurde der restliche Zulauf 1 während 4,5 Std.
und gleichzeitig mit Zulauf 1 beginnend der restliche Zulauf 2
während 5 Std. zugegeben. Anschließend wurde 0,5 Stunden bei 70°C
nachpolymerisiert. Danach wurde die Dispersion einer physikali
schen Desodorierung unterworfen. Der Feststoffgehalt der erhalte
nen Dispersion lag bei 50 Gew.-% (Dispersion A).
Analog Dispersion A wurde ein Polystyrol-Emulsionspolymerisat
hergestellt. Zulauf 2 und Vorlage wiesen die für Dispersion A an
gegebene Zusammensetzung auf. Im Zulauf 1 wurde Butadien durch
Styrol ersetzt (insgesamt 15,6 kg Styrol) und auf Itaconsäure
verzichtet. Die Dispersion B wies einen Feststoffgehalt von etwa
50 Gew.-% auf.
40 Gewichtsteile Dispersion A wurden mit 60 Gewichtsteilen Dis
persion B versetzt (Dispersion C). Die Dispersion C wurde mit 10
Gew.-%, bezogen auf polymere Bestandteile, Aktivkohle versetzt
(Dispersionen D). Die verwendete Aktivkohle wies folgende Charak
teristika auf:
Langmuir Oberfläche: 1213 m2/g (nach DIN 66 131)
Mikroporenvolumen: 0.357 ml/g
Porendurchmesser nach Langmuir: 19 Angström
Langmuir Oberfläche: 1213 m2/g (nach DIN 66 131)
Mikroporenvolumen: 0.357 ml/g
Porendurchmesser nach Langmuir: 19 Angström
Bei den zu verfestigenden Vliesen handelt es sich um handelsübli
che unverfestigte Polyester/Polypropylen-Nadelvliese mit einem
Polyester/Polypropylen-Verhältnis von 80/20 (PES80/PP20-Vlies)
mit jeweils einem Flächengewicht von 200 g/m2 (der Fa. Emfisint,
Spanien).
Die Nadelvliese wurden mit den Dispersionen aus C bzw. D impräg
niert (120 g 50%ige Dispersion je 100 g Vliesstoff). Anschlie
ßend wurde 20 Minuten bei 120°C in einem Frischluft-Trockenschrank
getrocknet.
Zur Bestimmung des Fogging-Verhaltens der gebundenen Nadelvliese
aus II wurden in Ablehnung an die Volkswagenprüfvorschrift PV
3920 (basierend auf DIN 75 201) die Foggingwerte FR (gemittelt
über 5 Einzelwerte) und deren Standardabweichung sFR bestimmt.
Unter dem Foggingwert FR ist der mit einem handelsüblichen Re
flektometer gemessene relative Glanz einer Glasoberfläche zu ver
stehen, die einem Gasraum ausgesetzt war, in dem sich das ver
festigte Nadelvlies befand, gegenüber dem Glanzwert einer unbe
handelten Glasplatte. Zur Erzeugung des Foggings wurde die Glas
platte 3 h bei 100°C dem Gasraum ausgesetzt. Ein FR-Wert von
100% bedeutet, daß der Glanz der behandelten Glasplatte gleich
dem Glanz der unbehandelten Glasplatte ist. FR-Werte < 100% ent
sprechen einem verringerten Glanz als Folge von Fogging.
Ferner wurde die Gesamtkohlenstoffemission analog zur Volkswagen
prüfvorschrift PV 3341 mittels Head-Space-Gaschromatographie be
stimmt. Das Fogging korreliert mit zunehmender Gesamtkohlenstoff
emission C.
Claims (14)
1. Verwendung von Aktivkohle und/oder Kohlenstoffmolekularsieben
zur Verbesserung des Fogging-Verhaltens von Geweben, Ledern,
Kunstledern und Faserverbundwerkstoffen, die wenigstens ein
polymeres Bindemittel auf der Basis wenigstens einer wäßrigen
Polymerisatdispersion ethylenisch ungesättigter Monomere
enthalten.
2. Verwendung nach Anspruch 1, wobei die Aktivkohle eine mitt
lere Teilchengröße unterhalb 200 µm aufweist.
3. Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die
Aktivkohle ein Porenvolumen im Bereich von 0,2 bis 1,4 ml/g
aufweist.
4. Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die
Aktivkohle eine spezifische Oberfläche (nach Langmuir) im Be
reich von 500 bis 2500 m2/g aufweist.
5. Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die
Aktivkohle und/oder die Kohlenstoffmolekularsiebe in einer
Menge von 0,1 bis 30 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht
der polymeren Bestandteile der Dispersion, eingesetzt werden.
6. Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Ver
besserung des Fogging-Verhaltens von thermoplastisch verfor
maren Nadel- und Faservliesen, die wenigstens ein polymeres
Bindemittel auf der Basis einer wäßrigen Polymerisatdisper
sion wenigstens eines thermoplastischen Polymers enthalten.
7. Verwendung nach Anspruch 6, wobei die Polymerisatdispersion
wenigstens ein Polymer P1 mit einer Glasübergangstemperatur
Tg(1) ≧ 60°C und wenigstens ein Polymer P2 mit einer Glas
übergangstemperatur Tg(2) umfaßt, wobei Tg(2) wenigstens
20°C unterhalb Tg(1) liegt.
8. Verwendung nach Anspruch 7, wobei das Gewichtsverhältnis der
Polymerisate P1:P2 im Bereich von 20 : 80 bis 80 : 20 be
trägt.
9. Verwendung nach einem der Ansprüche 7 oder 8, wobei das Emul
sionspolymerisat ein Kern-Schale-Polymerisat, umfassend we
nigstens ein Polymer P1 und wenigstens ein Polymer P2, ist.
10. Verwendung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei das Poly
mer P1 im Wesentlichen aufgebaut ist aus wenigstens einem Mo
nomer A, ausgewählt unter Styrol, α-Methylstyrol, C1-C4-Alkyl
methacrylaten, Acrylnitril und Methacrylnitril.
11. Verwendung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, wobei das Poly
mer P2 im wesentlichen aufgebaut ist aus
- - 10 bis 70 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmenge der Mono mere, die das Polymer P2 bilden, wenigstens eines Mono mers A, ausgewählt unter Styrol, α-Methylstyrol, C1-C4-Alkylmethacrylaten, Acrylnitril und Methacrylnitril und
- - 30 bis 90 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmenge der Mono mere, die das Polymer P2 bilden, wenigstens eines Mono mers B, ausgewählt unter C1-C10-Alkylacrylaten, den Vi nylestern aliphatischer C1-C10-Carbonsäuren, C2-C6-Olefi nen und Butadien.
12. Verwendung nach einem der Ansprüche 10 oder 11, wobei die Po
lymere P1 und P2 unabhängig voneinander 0,1 bis 10 Gew.-%,
bezogen auf die Gesamtmenge der konstituierenden Monomere,
wenigstens eines Monomers C, ausgewählt unter ethylenisch un
gesättigten Carbonsäuren, deren Amiden, deren N-Alkylolamiden
und deren Hydroxyalkylestern, enthalten.
13. Verfahren zur Verbesserung des Fogging-Verhaltens von Gewe
ben, Ledern, Kunstledern und Faserverbundwerkstoffen, die we
nigstens ein polymeres Bindemittel auf der Basis eines Emul
sionspolymerisats enthalten, dadurch gekennzeichnet, daß man
zu der wäßrigen Dispersion des Fmulsionspolymerisats Aktiv
kohle und/oder Kohlenstoffmolekularsiebe wie in einem der An
sprüche 1 bis 5 definiert, gibt.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß es
sich um ein Emulsionspolymerisat wie in einem der Ansprüche 7
bis 12 definiert handelt.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE1997135960 DE19735960A1 (de) | 1997-08-19 | 1997-08-19 | Verwendung von Aktivkohle und/oder Kohlenstoffmolekularsieben zur Verbesserung des Fogging-Verhaltens von Geweben, Ledern und Faserverbundwerkstoffen |
| EP98115547A EP0898010A3 (de) | 1997-08-19 | 1998-08-18 | Verwendung von Aktivkohle und/oder Kohlenstoffmolekularsieben zur Verbesserung des Fogging-Verhaltens von Geweben, Ledern und Faserverbundwerkstoffen |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE1997135960 DE19735960A1 (de) | 1997-08-19 | 1997-08-19 | Verwendung von Aktivkohle und/oder Kohlenstoffmolekularsieben zur Verbesserung des Fogging-Verhaltens von Geweben, Ledern und Faserverbundwerkstoffen |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE19735960A1 true DE19735960A1 (de) | 1999-02-25 |
Family
ID=7839447
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE1997135960 Withdrawn DE19735960A1 (de) | 1997-08-19 | 1997-08-19 | Verwendung von Aktivkohle und/oder Kohlenstoffmolekularsieben zur Verbesserung des Fogging-Verhaltens von Geweben, Ledern und Faserverbundwerkstoffen |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0898010A3 (de) |
| DE (1) | DE19735960A1 (de) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CA2074606C (en) * | 1991-07-25 | 2000-11-28 | Mitsumasa Horii | Synthetic resin composition and interior material coated with the same |
| GB9217094D0 (en) * | 1992-08-12 | 1992-09-23 | Courtaulds Textiles Holdings | Anti-fogging composition |
| DE19638086A1 (de) * | 1996-09-11 | 1998-03-12 | Basf Ag | Verfahren zur Minderung der Geruchsemission wässriger Polymerisatdispersionen |
-
1997
- 1997-08-19 DE DE1997135960 patent/DE19735960A1/de not_active Withdrawn
-
1998
- 1998-08-18 EP EP98115547A patent/EP0898010A3/de not_active Withdrawn
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0898010A3 (de) | 2000-10-11 |
| EP0898010A2 (de) | 1999-02-24 |
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