AT403923B

AT403923B - Verwendung kationisch stabilisierter wässriger polymerisatdispersionen als bindemittel für formkörper auf der basis von eine negative oberflächenladung aufweisenden feinteiligen materialien

Info

Publication number: AT403923B
Application number: AT128196A
Authority: AT
Original assignee: Basf Ag
Priority date: 1996-07-16
Filing date: 1996-07-16
Publication date: 1998-06-25
Also published as: ATA128196A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft die Verwendung von kationisch stabilisierten wässrigen Polymensatdispersonen, enthaltend - ein in disperser Verteilung befindliches Copolymensat A, das in polymenslerter Form aus
30 bis 80 Gew.-Tei) en Styrot (Monomer a),
20 bis 70 Gew.-Teilen wenigstens eines Monomeren aus der Gruppe umfassend Ester der Acryl- und Methacrylsäure mit d-bis Cs-Aikanoten (Monomere b) und
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- Teilen- als Dispergiermittel B ein Gemisch bestehend aus wenigstens einem wenigstens acht C-Atome aufweisenden primären, sekundären und/oder tertiären organischen Monoamin und dessen Säuread- ditionssalz,
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BindemittelMaterialien.

Ferner betrifft vorliegende Erfindung zur erfindungsgemässen Verwendung geeignete wässrige Polymersatdispersionen und deren Herstellung. Auch betrifft vorliegende Erfindung Verfahren zur Herstellung von Formkörpern auf der Basis von eine negative Oberflächenladung aufweisenden feinteiligen Materialien in Anwendung der erfindungsgemässen Verwendung, sowie die dabei resultierenden Formkörper.

Die Verwendung wässriger Polymerisatdispersionen als Bindemittel für Formkörper auf der Basis von eine negative Oberflächenladung aufweisenden feinteiligen Materialien Ist z. B. aus der EP-A 266 850 bekannt. Angestrebt werden dabei insbesondere solche Formkörper, die sowohl bel erhöhter Temperatur als auch unter der Einwirkung von Feuchtigkeit eine erhöhte Formstabilität aufweisen. Von besonderem Interesse sind dabei flächige Formkörper (Platten), die In feucht-warmer Atmosphäre (Tropenklima) eine erhöhte Formstabilität aufweisen und z. B. als Leichtbauplatten, insbesondere Deckenplatten, geeignet sind. Selbstverständlich soll auch die innere Festigkeit solcher Formkörper befriedigen.

Als eine negative Oberflächenladung aufweisende feinteilige Materialien nennt die EP-A 266850 beispielsweise Mineralwolle oder Cellulose-Fasern. Als Bindemittel empfiehlt sie wässrige Polymerisatdispersionen von in disperser Verteilung befindlichen Polymerisaten, deren statische Glasübergangstemperatur wenigstens 35'C beträgt.

Die Monomerenzusammensetzung ist dabei über weite Bereiche variabel und erstreckt sich von im wesentlichen ausschliesslich aus Estern der Acryl- oder Methacrylsäure aufgebauten Polymensaten bis zu solchen Polymerisaten, die neben den vorgenannten Monomeren noch Styrol einpolymerisiert enthalten.

Nachteilig an den seitens der EP-A 266850 empfohlenen Bindemitteln ist jedoch, dass sie ausschliesslich anionisch und/oder nichtionisch stabilisiert sind. D. h. die verwendeten Emulgatoren sind ausschliesslich anionischer und/oder nichtionischer Natur.

Dies ist insofern von Nachteil, als anionisch und/oder nichtionisch stabilisierte Polymerisatteilchen keine besondere Affinität zur Oberfläche der zu bindenden feinteiligen Ausgangsmaterialien aufweisen. Zum Abscheiden des dispergierten Polymerisats auf der Oberfläche der feinteiligen Ausgangsmaterialien bedarf es daher des Zusatzes eines polymeren kationischen Flockungsmittels. Doch selbst bel Mitverwendung eines solchen Flockungsmittels erfolgt die Abscheidung des Polymerisats nicht besonders gleichmässig auf der Oberfläche der feinteiligen Ausgangsmaterialien, was die Qualität der resultierenden Formkörper mindert.

Die US-A 4 187 142 betrifft ebenfalls Formkörper auf der Basis von eine negative Oberflächenladung aufweisenden feinteiligen Materialien und wässrigen Polymerisatdispersionen als Bindemittel. Charakteristisch an den seitens der US-A 4187142 als Bindemittel empfohlenen wässrigen Polymerisatdispersion ist, dass die disperse Verteilung der Polymerisatteilchen mittels, vom pH-Wert des wässrigen Dispergiermediums im wesentlichen unabhängigen, kationischen Ladungen erfolgt. Nachteilig an den seitens der US-A 4 187 142 empfohlenen Bindemittel ist jedoch, dass es zum Abscheiden des in ihnen enthaltenen dispergierten Polymerisats auf der Oberfläche der feinteiligen Ausgangsmaterialien des Zusatzes eines polymeren anionischen Flockungsmittels bedarf.

Ferner ist von Nachteil, dass ein solches auf der Oberfläche der feinteiligen Ausgangsmaterialien abgeschiedenes Polymerisat nach wie vor die im wesentlichen permanenten, die Wasserverträglichkeit gewährleistenden, kationischen Ladungen aufweist, bewirkt dies doch eine erhöhte Wasseraufnahme der Formkörper In Feuchtklima und damit einhergehend eine reduzierte Formstabilität.

Die EP-A 475 166 betrifft Formkörper auf der Basis von eine negative Oberflächenladung aufweisenden
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chen ausschliesslich aus Estern der Acrylsäure aufgebaut ist und mit einem Gemisch bestehend aus wenigstens einem primären, sekundären und/oder tertiären organischen Monoamin und dessen Säureaddi-

tionssalz in disperser Verteilung gehalten wird.

Das Abscheiden der dispergierten Polymerisate erfolgt durch Erhöhung des pH-Wertes des wässrigen Dispergiermediums. Dies bewirkt eine Desaktivierung der aminischen Emulgatoren, woraus eine reduzierte Wasseraufnahme im Feuchtklima und daraus eine erhöhte Formstabilität resultiert. Insbesondere Ist die EPA 475 166 auf die Herstellung von Leichtbauptatten gerichtet. Nachteilig an den Formkörpern der EP-A 475 166 ist jedoch, dass ihre Formstabilität m feucht warmem Klima nicht voll zu befriedigen vermag. Auch vermag ihre Steifigkeit nicht zu befriedigen.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung bestand daher darin, für die Verwendung als Bindemittel für Formkörper auf der Basis von eine negative Oberflächenladung aufweisenden feinteiligen Materialien geeignete wässrige Polymerisatdispersionen zur Verfügung zu stellen, die die Nachteile der Im Stand der Technik als Bindemittel für solche Formkörper empfohlenen wässrigen Polymerisatdispersionen nicht aufweisen. Demgemäss wurde die eingangs definierte Verwendung von wässngen Polymensatdispersionen gefunden.
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New York, 1975, aufgeführt. In der Regel enthält der resultierende Formkörper, bezogen auf sein Gesamtgewicht, 1 bis 25, bevorzugt 3 bis 15 und besonders bevorzugt 5 bis 10 Gew.-% an erfindungsgemässem Copolymerisat A.

Aus der Gruppe umfassend Ester aus Acryl- oder Methacrylsäure mit Ci-bis Ce-Alkanolen eignen sich als Comonomere insbesondere Methylacrylat, Ethylacrylat, n-Butylacrylat, 2-Ethylhexylacrylat, Methylme- thacrylat und tert.-Butylmethacrylat. Das zahlenmittlere Molekulargewicht des dispergierten Copolymerisats A liegt üblicherweise bei 5-1 Q4 bis 3'106, vorzugsweise bei 1-105 bis 1-106. Der Feststoffgehalt der erfindungsgemäss zu verwendenden wässrigen Polymerisatdispersionen liegt normalerweise bei 20 bis 60 Gew.-%, vorzugsweise bei 35 bis 55 Gew.-%. Der zahlenmittlere Durchmesser der dispergierten Polymersatteilchen beträgt normalerweise 50 bis 1000, vorzugsweise 100 bis 500 nm.

In der Regel enthält die erfindungsgemäss zu verwendende wässrige Polymerisatdispersion als dispergiertes Polymerisat ausschliesslich Copolymerisat A. Der pH-Wert des wässrigen Dispergiermediums der erfindungsgemäss zu verwendenden wässrigen Polymerisatdispersionen beträgt normalerweise 7. vorzugsweise 7 bis 1, besonders bevorzugt 2 bis 5 und ganz besonders bevorzugt 2 bis 4. Mit Vorteil beträgt der Anteil des Monomeren a), bezogen auf die Masse des Copolymerisats A, wenigstens 40 Gew.-%. Häufig liegt dieser Anteil bei wenigstens 50 Gew.-%. Maximal beträgt dieser Anteil 80 Gew.-%.

Als mögliche radikalisch copolymerisierbare Monomere c) kommen In Betracht Olefine wie Ethylen, von Styrol verschiedene vinylaromatische Monomere wie a-Methylstyrol, o-Chlorstyrol oder Vinyltoluol, Ester aus Vinylalkohol und 1 bis 18 C-Atome aufweisenden Monocarbonsäuren wie Vinylacetat, Vinylpropionat, Vinyl-n-butyrat, Vinyllaurat, Vinylpivalat und Vinylstearat sowie Im Handel befindliche Monomere VEOVAO 9-11 (VEOVA X ist ein Handelsname der Firma Shell und steht für Vinylester von Carbonsäuren, die auch als Versatic&commat;

X-Säuren bezeichnet werden), Maleinsäuredimethylester oder Maleinsäure-n-butylester, Nitrile a, ss-monoethylenisch ungesättigter Carbonsäuren wie Acrylnitril oder Methacrylnitril, a, ss-monoethylenisch ungesättigte Mono- und Dicarbonsäuren wie Acrylsäure, Methacrylsäure, Maleinsäure, Fumarsäure und Itaconsäure, ferner Vinylsulfonsäure und deren wasserlösliche Salze sowie N-Vinylpyrrolidon und andere.

Vorzugsweise werden als Monomere c) keine ionischen Monomeren verwendet.

Neben den als erfindungswesentliche Dispergiermittel B erforderlichen Gemischen, bestehend aus wenigstens einem primären, sekundären und/oder tertiären wenigstens acht C-Atome aufweisenden organischen Monoamin und dessen Säureadditionssalz, können die erfindungsgemäss zu verwendenden wässrigen Polymerisatdispersionen zusätzlich andere nichtionische und/oder kationische Dispergiermittel enthalten. Mit

Vorteil bilden die Dispergiermittel B jedoch wenigstens 25 Gew.-%, vorzugsweise wenigstens 50 Gew.-%, besonders bevorzugt wenigstens 75 Gew.-% und ganz besonders bevorzugt 100 Gew.-% der Gesamtmenge an Insgesamt enthaltenen Dispergiermitteln.

Günstige erfindungsgemässe Dispergiermittel B enthalten als aminische Komponente wenigstens eine Verbindung der allgemeinen Formel I
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in der
R für C8- bis C1 8-Alkyl oder Cs-bis Cis-Atkenyi,
U, V für C2- bis C4-Alkylen,
X, Y für Wasserstoff, Ci-bis C, 8-Alkyl oder Cz-bis Cis-Atkeny ! und n, m für ganze Zahlen von 0 bis 15 stehen.

Es handelt sich bel diesen Verbindungen um langkettige Amine mit 8 bis 18 C-Atomen Im Kohlenwasserstoffrest, die am Stickstoffatom ein oder zwei weitere Reste tragen können Als solche Reste kommen neben d-bis C18-Alkyl- und C2- bis C18-Alkenylgruppen noch Polyalkylenoxidreste In Betracht, die aus bis zu 10 C2- bis C-Alkylenoxideinheiten bestehen und terminal Wasserstoff, Ci-bis Cis-Atky !- oder C2-b) s Cis-Alkenylgruppen tragen können. Beispiele hierfür sind Laurylamin, Dimethyloleylamin und das Umsetzungsprodukt von 1 Mol Stearylamin mit 10 Mol Ethylenoxid beziehungsweise von 1 Mol Oleylamin mit 12 Mol Ethylenoxid. Verbindungen der allgemeinen Formel 1 mit n und/oder m * 0, insbesondere 2, sind bevorzugt.

Ausgehend von den erindungswesentlichen primären, sekundären und/oder tertiären Aminen eignen sich zur Bildung ihrer Säureadditionssalze (zur Ammoniumsalzbildung) organische oder anorganische
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Propionsäure, Glykolsäure, Salpetersäure,säure, Chlorwasserstoffsäure oder Bromwasserstoffsäure.

Bezogen auf das Copolymerisat A sind die erfindungsgemäss mit zuverwendenden Dispergiermittel B in den erfindungsgemäss zu verwendenden wässrigen Polymerisatdispersionen in der Regel in einer Menge von
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2Als nichtionische Co-Dispergiermittel kommen z. B. in Betracht ethoxylierte Mono-, Di- und Trialkylphe- nole (EO-Grad : 3 bis 100, Alkylrest : C4 bis C12), ethoxylierte Fettalkohole und Oxoalkohole (EO-Grad : 3 bis 100, Alkylrest : Cs bis C18) oder Sulfobernsteinsäureester.

Ferner kommen in Betracht Ethylenoxid/Propylenoxid-Blockpolymerisate, Alkylglykoside. Fettsäure- und Fettsäureamidethoxylate, wasserlösliche Stärken, Hydroxyethylcellulose, Polyvinylalkohole mit unterschiedlichen Hydrolysegraden und Molekulargewichten sowie Polyvinylpyrrolidon.

Als kationische Co-Dispergiermittel kommen in Betracht Tetraalkylammonium-Salze, N, N-Dialkylimida- zoline. N-Alkylpyridiniumsalze etc., wie sie z. B. in Ullmanns Encyklopädie der technischen Chemie. Bd. 22, Verlag Chemie, Weinheim (1982) S. 496 ff oder in der US-A 50 45 576 beschneben sind.

Als feinteilige, eine negative Oberflächenladung aufweisende Materialien kommen sowohl natürliche als auch synthetische Materialien In Betracht. Sie können sowohl faserförmig als auch von körniger Struktur sein. Beispielhaft genannt seien feinteilige mineralische Materialien wie Mineralfasern (z. B. Steinwolle, Basaltwolle, Schlackenwolle und Glasfasern mit Faserlängen von meist 0, 2 bis 5 cm. insbesondere 0, 5 bis
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es gilt : 1 tex = 1 g/km = 1 mg/m = 10 dtex) und organische Fasern wie Holzfasern (dazu zählen in erster Linie zerkleinertes und aufgeschlossenes Holz wie Kiefernholz ; üblicherweise werden solche Holzfasern aus Holzspänen, Holzschnitzeln oder Sägespänen hergestellt (z. B. Ullmann's Encyklopädie der technischen Chemie, 4.

Auflage, Bd. 12, S. 720 ff)), Cellulosefasern, Kokos- und Bananefasern, Fasern aus Papier.

Flachs, Sisal, Jute, Stroh, Kork, etc.. Diese Fasern haben üblicherweise eine Länge von 0, 3 bis 1, 5 cm und eine Dicke von 10 bis 30 dtex. Als nichtfaserige feinteilige Ausgangsmaterialien eignen sich z. B. feuergetrocknete Sande, feinteilige Tone, Blähtone, Montmorilonit, Kaolin, Perlit, Feldspat, Kreide, Kieselgur oder Glimmer. Jedes der vorgenannten feinteiligen, eine negative Oberflächenladung aufweisenden Materialien kann für sich zur Herstellung erfindungsgemässer Formkörper angewendet werden. Selbstverständlich können aber auch Gemische dieser feinteiligen Materialien angewendet werden. Besonders häufig werden

Mischungen aus Fasern und körnigen Matenalien angewendet.

Bezogen auf die eingesetzten Fasern beträgt der Anteil an körnigem Material dabei in der Regel 20 bis 80, vorzugsweise 30 bis 60 Gew.-%.

Auch können die erfindungsgemässen Formkörper übliche Brandschutzmittel wie beispielsweise Aluminiumsilikate und-hydroxide, Borate wie Natnumtetraborat und/oder Phosphate wie prim. Natriumphosphat enthalten. Schliesslich kann es in manchen Fällen von Vorteil sein, bezogen auf die Menge an feinteiligem, eine negative Oberflächenladung aufweisendem, Ausgangsmatenal noch bis zu 5 Gew.-% an Hydrophoble- rungsmitteln wie Silikone (Polysiloxane) und Wachse zuzufügen.

Die Herstellung der erfindungsgemässen Formkörper kann in unterschiedlicher Art und Weise erfolgen.

Vorzugsweise wird man aus den eine negative Oberflächenladung aufweisenden feinteiligen Ausgangsmaterialien eine wässrige Suspension erzeugen, der die erfindungsgemäss zu verwendende wässrige Polymerisatdispersion zugesetzt wird. Durch Zusatz von einfachen basischen Mitteln wie z. B. Boraten (z. B. Natriumte- traborat = Borax), Carbonaten, Hydrogencarbonaten, Alkalihydroxiden oder Erdalkalihydroxiden (z. B. Calci- umhydroxid) wird anschliessend der pH-Wert des wässrigen Mediums erhöht, wodurch sich das polymere Bindemittel auf den feinteiligen Ausgangsmaterialien niederschlägt (das erfindungsgemässe aminische Dispergiermittel wird desaktiviert).

Alternativ kann der Niederschlag auch durch Zusatz von mehrwertige Anionen aufweisenden Salzen wie Aluminiumsulfat bewirkt werden. Überraschenderweise weisen auch solche Formkörper eine erhöhte Wasserfestigkeit auf. Das dabei entstehende Gemisch wird in eine Form gegeben und entwässert, was z. B. durch Absaugen und/oder Pressen und/oder Sieben geschehen kann.

Der noch nasse Formkörper wird üblicherweise im Verlauf von 0, 1 bis 10 h bei Temperaturen von normalerweise 100 bis 2500 C getrocknet. Als Trocknungsmittel können dabei Trockenschränke, Umlufttrockner, Infrarot-Strahler, Mikrowellenstrahler und/oder beheizbare Pressen verwendet werden. Beim Entwässern werden besonders klare Wasser dann erhalten, wenn vor der Entwässerung geringe Mengen handelsüblicher Flockungsmittel zugesetzt werden.

Erfindungsgemäss werden flächige Formkörper, insbesondere rechteckige, bevorzugt. Mit Vorteil beträgt das Verhältnis von Länge oder Breite zur Dicke solcher flächiger, rechteckiger Formkörper 10 : 1 bis 100 : 1. Vorzugsweise betragen Länge und Breite 30 bis 70 cm. Die Dicke liegt in der Regel im Bereich von 1 bis 200 mm, wobei der Dickenbereich von 10 bis 20 mm besonders bevorzugt ist. Solche flächigen Formkörper finden beispielsweise als Deckenplatten, Platten zur Schalldämmung oder als Platten zur Wärmeisolierung Verwendung. Selbstverständlich können sie mit den entsprechend Schall-absorbierenden Strukturen versehen werden
In entsprechender Weise können mit geeigneten Pressformen auch flächige Formkörper mit unregelmä- ssiger Kontur hergestellt werden.

Deren Dicke liegt in der Regel zwischen 0, 5 und 10 mm, besonders bevorzugt bei 1 bis 5 mm. Die Oberfläche beträgt in typischer Weise 200 bis 20 000 cm2.

Die erfindungsgemäss zu verwendenden wässrigen Polymerisatdispersionen sind in an sich bekannter Weise durch radikalische wässrige Emulsionspolymerisation erhältlich. Zulaufverfahren, in denen der Initiator und/oder die gegebenenfalls in Wasser emulgierten Monomeren während der Polymerisation portionsweise oder kontinuierlich zugegeben werden, können angewendet werden (siehe beispielsweise Encyclopedia of Polymer Science und Engineering, Vol. 6 (1986) 1 bis 52). In der Regel wird man einen Teil des Polymerisationsansatzes ins Polymerisationsgefäss vorlegen, auf die Polymerisationstemperatur erwärmen und den Rest des Polymerisationsansatzes unter Aufrechterhalten der Polymerisationstemperatur dem Polymerisationsgefäss zuführen.

Vorzugsweise werden im Rahmen des Zulaufverfahrens Monomere und Initiatoren über räumlich getrennte Zuläufe zugeführt. Selbstverständlich können das Molekulargewicht regelnde Substanzen wie Mercaptane und Thioglykolate mitverwendet werden. Als radikalische Polymerisationsinitiatoren kommen sowohl Azoverbindungen als auch neutrale Peroxide wie H202 oder tert.-Butylhydroperoxid in Betracht. Anionische radikalische Starter wie Natriumperoxodisulfat sollten nicht angewendet werden, da sie Koagulatbildung in der erfindungsgemässen kationisch stabilisierten wässrigen Polymerisatdispersionen bewirken können. Mit besonderem Vorteil wird als radikalischer Starter 2, 2'-Azo-bis- (2-amidinopro- panhydrochlorid) angewendet. Diese Verbindung ist z. B. von der Fa. Wako Chemicals GmbH als V 50 käuflich zu erwerben.

Es handelt sich hierbei um eine Verbindung der Struktur

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Bei Verwendung dieses radikalischen Starters werden Copolymerisate A erhalten, die Gruppen der Struktur
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aufweisen, was sich erfindungsgemäss als Vorteil erweist. Ganz generell erfolgt die radikalische wässrige Emulsionspolymensation zur Herstellung der erfindungsgemässen wässrigen Polymerisatdispersion bei pHWerten des wässrigen Dispergiermediums S 7. Üblicherweise wird unter Inertgasatmosphäre polymerisiert.

Peroxidische radialische Polymerisationsinitiatoren können durch Zusatz organischer Reduktionsmittel wie z. B. Ascorbinsäure und/oder mehrwertiger Übergangsmetallionen wie Fe2+ in an sich bekannter Weise aktiviert werden. Bezogen auf die Menge an zu polymensierenden Monomeren beträgt die Menge an radikalischem Starter in der Regel 0, 1 bis 3 Gew.-%. Durch in an sich bekannter Weise durchgeführte physikalische und/oder chemische Desodonerung können aus den erfindungsgemässen wässngen Polymerisatdispersionen Restmonomere entfernt werden.

Beispiele
A) Herstellung erfindungsgemäss zu verwendender wässriger Polymerisatdispersionen Di sowie einer
Vergleichsdispersion VD 01 : In einem einen Volumeninhalt von 3, 5 ! aufwosenden Potymerisationsgefäss werden 806 g Wasser vorgelegt und auf 80. C erwärmt. Danach wurde das Polymerisationsgefäss mit Stickstoff gespült.

Dann wurden 10 Gew.-% der Gesamtmenge eines Zulauf 1 sowie 10 Gew.-% der Gesamtmenge eines Zulauf 2 auf einmal ins Polymerisationsgefäss gegeben und das Gemisch während 15 min bei
80 C anpolymerisiert. Anschliessend wurden dem Potymerisationsgefäss unter Aufrechterhaltung der 80. C innerhalb von 3 h die Restmenge an Zulauf 1, und, zeitgleich beginnend, innerhalb von 3, 5 h die Restmenge an Zulauf 2 räumlich getrennt kontinuierlich zugeführt. Nach Beendigung von Zulauf 2 wird noch 1 hunter Aufrechterhaltung der 80. C nachpolymerisiert.

Es wurde eine wässrige Polymen- satdispersion erhalten, die einen Feststoffgehalt von 40, 1 Gew.-% und deren wässriges Dispergierme-
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863 g Styrol, 288 g Methylacrylat und
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2- bis C, 5 -Alkylmonoaminen ;100 g Wasser.

VD : Wie Di, die 863 g Styrol in Zulauf 1 wurden jedoch durch 863 g Methylmethacrylat ersetzt (Styrol und Methylmethacrylat weisen im wesentlichen identische Molekulargewichte auf und tragen gemäss Ullmann's Encyclopädia of Industrial Chemistry, VCH Weinheim (1992), S. 169 in im wesentlichen gleicher Weise zur Glasübergangstemperatur des Copolymerisats A bei). Es wurde eine wässrige Polymerisatdispersion erhalten, die einen Feststoffgehalt von 40, 3 Gew.-% und deren wässriges

Dispergiermedium einen pH-Wert von 3, 5 aufwies.

D2 : Wie D1. die Vorlage umfasste jedoch lediglich 263 g Wasser und die Zuläufe wiesen die
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:7 g 20 gew.-%ige Schwefelsäure, 65 g einer 40 gew. igen wässrigen Lösung von ethoxyliertem Oleylmonoamln (EO-Grad :
12), 650 g Styrol, 390 g Methylmethacrylat und
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;3g Azo V50.

Es wurde eine wässrige Polymerisatdispersion erhalten, die einen Feststoffgehalt von 45, 4 Gew.-% und deren wässriges Dispergiermedium einen pH-Wert von 2, 7 aufwies.

D3 : Wie 01, die Vorlage umfasste jedoch 652 g Wasser und die Zuläufe wiesen die nachfolgenden
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34 g einer 20 gew.-% igen wässrigen Lösung des Acetats von ethoxyliertem Oleylmonoamin (EO-Grad : 12), 420 g Styrol und
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;2 g Azo V50.

Es wurde eine wässrige Polymerisatdispersion erhalten, die einen Feststoffgehalt von 49, 9 Gew.-% und deren wässriges Dispergiermedium einen pH-Wert von 3, 6 aufwies.

D4 : Wie D1, die Vorlage enthielt jedoch
1579 g Wasser,
14 mg FeS04 x 7H20 und
86 g einer 20 gew.-% igen wässrigen Lösung des Acetates von ethoxyliertem Oleylmonoamin (EO-Grad : 12).
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38 9 einer 30 gew.%igen wässrigen wasserstoffperosidlösung.

Ferner betrug die Polymerisationstemperatur 90 C.

Es wurde eine wässrige Polymerisatdispersion erhalten, die einen Feststoffgehalt von 40, 2 Gew.-% und deren wässriges Dispergiermedium einen pH-Wert von 2, 9 aufwies.

D5 : Wie D1, die Vorlage enthielt jedoch 670 g Wasser und die Zuläufe wiesen nachfolgende
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:4 g 75 gew.-%ige Phosphorsäure, 49 g einer 40 gew.-%igen wässrigen Lösung von ethoxyliertem Oleylmonoamin (EO-Grad :
12), 910gStyrol, 230 g Methylmethacrylat und
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Es wurde eine wässrige Polymensatdispersion erhalten, die einen Feststoffgehalt von 45, 3 Gew.-% und deren wässriges Dispergiermedium einen pH-Wert von 3, 0 aufwies.

D6 : Wie 01, die Vorlage umfasste jedoch 241 9 Wasser und die Zuläufe wiesen die nachfolgende
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165 g einer 10 gew.-% igen wässrigen Lösung des Acetates von Oleylmonoamin, 220 g Styrol, 220 g Methylmethacrylat und
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Ferner betrug die Polymerisationstemperatur 60'C.

Es wurde eine wässrige Polymerisatdispersion erhalten, die einen Feststoffgehalt von 50, 7 Gew.-% und deren wässriges Dispergiermedium einen pH-Wert von 4, 2 aufwies.

B) Verwendung der wässngen Polymensatdispersionen aus A) als Bindemittel für Mineralfaserplatten In ein Gemisch aus
7200 g Wasser,
250 g Mineralwolle und
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schlagen. Der erhaltene Faserbrei wurde danach in einem Siebkasten (25 cm x 25 cm) unter Zuhilfenahme eines Stempels mit einem Druck von 3 bar abgepresst, wobei eine Rohplatte von ca. 2 cm Dicke mit einer Restfeuchtigkeit von etwa 50 Gew.-% erhalten wurde. Diese Rohplatte wurde 6 h in einem Umlufttrockenschrank bel 160'C getrocknet.

In entsprechender Weise wurden auch 60 cm x 60 cm x 2 cm Rohplatten hergestellt.

Die so erhaltenen Mineralfaserplatten wurden wie folgt gepruft :
1. Dichtebestimmung :
Aus den erhaltenen 25 cm x 25 cm x 2 cm Mineralfaserplatten wurden Prüflinge von 25 cm Länge x 5 cm Breite x 1, 5 cm Dicke geschliffen. Aus dem Gewicht dieser Prüfkörper wurde ihre Massendichte In g/cm3 berechnet (Mittelwert aus zwei Bestimmungen). Die erhaltenen Massendichten zeigt die Tabelle
1.

2. Wasseraufnahme :
Die Prüfkörper aus der Dichtebestimmung wurden bei Raumtemperatur 2 h unter Wasser gelagert.

Die Gewichtszunahme wurde nach sorgfältigem Trockentupfen der Aussenfläche durch Wägen be- stimmt. Die erhaltenen Ergebnisse (Mittelwert aus zwei Bestimmungen, Angabe in Gew.-% bezogen auf das Ausgangsgewicht) zeigt die Tabelle 1.

3. Formbeständigkeit :
Aus den 60 cm x 60 cm x 2 cm Platten wurden mit einem Schleifgerät 60 cm x 60 cm Probekörper einer Dicke von 1, 5 cm geschliffen. Diese Prüfkörper wurden in einem Klima von 38'C und 95 % relativer Luftfeuchtigkeit flachseitig an den Kanten an zwei gegenüberliegenden Seiten waagrecht aufgelegt. Nach 200 h wurde die Durchbiegung der Platten (Absenkung der geometrischen Mittel- punktes relativ zu seiner Ausgangsposition) unter ihrem Eigengewicht bestimmt. Die ermittelten Werte zeigt die Tabelle 1.

Tabelle 1
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<tb>
<tb> Bindemittel <SEP> Tg <SEP> [* <SEP> C] <SEP> des <SEP> Potymeren <SEP> Dichte <SEP> [g/cm3) <SEP> Wasseraufnahme <SEP> [Gew.-%] <SEP> Durchbiegung <SEP> {mm] <SEP>
<tb> 01 <SEP> 82 <SEP> 0, <SEP> 29 <SEP> 10, <SEP> 7 <SEP> 0, <SEP> 24 <SEP>
<tb> VD <SEP> 80 <SEP> 0, <SEP> 30 <SEP> 32, <SEP> 2 <SEP> 0, <SEP> 62 <SEP>
<tb> 02 <SEP> 68 <SEP> 0, <SEP> 31 <SEP> 16, <SEP> 7 <SEP> 0, <SEP> 43 <SEP>
<tb> 03 <SEP> 100 <SEP> 0, <SEP> 32 <SEP> 6, <SEP> 7 <SEP> 0, <SEP> 20 <SEP>
<tb> 04 <SEP> 69 <SEP> 0, <SEP> 31 <SEP> 5, <SEP> 3 <SEP> 0, <SEP> 36 <SEP>
<tb> D5 <SEP> 88 <SEP> 0, <SEP> 30 <SEP> 14, <SEP> 3 <SEP> 0, <SEP> 29 <SEP>
<tb> 06 <SEP> 66 <SEP> 0, <SEP> 28 <SEP> 8, <SEP> 0 <SEP> 0, <SEP> 41 <SEP>
<tb>

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BindemittelIn 4000 ml Wasser wurden unter Rühren Holzfasern mit einem Trockengewicht von 120 g aufgeschlagen.

Zu dem dabei anfallenden Faserbrei wurde die jeweilige wässrige Polymerisatdispersion aus A), jeweils auf einem Feststoffgehalt von 40 Gew.-% verdünnt, eingerührt (in einer Menge von 7, 2 g trocken gerechnet). Anschliessend wurden unter Rühren 37, 8 g einer 5 gew-%igen wässrigen Alaun-Lösung (Aluminiumsulfatlösung) zugesetzt und danach durch Zugabe von 2800 ml Wasser verdünnt. Zur Blattbildung wurde der Faserbrei in einen Siebkasten (25 cm x 25 cm) gegossen und durch Pressen mit einem Stempel unter einem Druck von 4 bar bis zu einer Restfeuchte von ca. 70 Gew.-% entwässert.

Diese Rohplatten wurden 15 min bei 180*C unter einem Druck von 20 bar verpresst (Dicke = 3 mm).

Die so erhaltenen Holzfaserplatten wurden wie folgt geprüft :
1. Dichtebestimmung :
Aus den Holzfaserplatten wurden runde Prüfkörper mit einem Durchmesser von 9 cm mittels
Stanzeisen ausgestanzt. Aus dem Gewicht dieser Prüfkörper wurde ihre Massendichte in g/cm3 berechnet (Mittelwert aus zwei Bestimmungen). Die erhaltenen Massendichten zeigt die Tabelle 2.

2. Wasseraufnahme :
Die Prüfkörper der Dichtebestimmung wurden 24 h bei Raumtemperatur unter Wasser gelagert. Die
Gewichtszunahme wurde nach sorgfältigem Trockentupfen der Aussenfläche durch Wägen bestimmt.

Die erhaltenen Ergebnisse (Mittelwert aus zwei Bestimmungen, Angabe In Gew.-% bezogen auf das
Ausgangsgewicht) zeigt die Tabelle 2.

3. Steifigkeit :
Als Mass für die Steifigkeit der Holzfaserplatten wurde ihr Elastizitätsmodul (ein Mass für die zum
Verbiegen der Platten aufzuwendende Arbeit) im 3-Punkt-Biegeversuch nach ISO 178-1992 bestimmt.

Die erhaltenen Ergebnisse zeigt die Tabelle 2 in MPa (Mittelwert aus 8 Einzelmessungen).

Tabelle 2
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<tb>
<tb> Bindemittel <SEP> Dichte <SEP> [g/cm3] <SEP> Wasseraufnahme <SEP> [Gew.-%] <SEP> E-Modul <SEP> (MPa)
<tb> D1 <SEP> 0, <SEP> 83 <SEP> 47, <SEP> 1 <SEP> 3010
<tb> VD <SEP> 0, <SEP> 88 <SEP> 83, <SEP> 0 <SEP> 2500
<tb> D2 <SEP> 0, <SEP> 84 <SEP> 48, <SEP> 4 <SEP> 2720
<tb> D3 <SEP> 0, <SEP> 85 <SEP> 59, <SEP> 8 <SEP> 2230
<tb> D4 <SEP> 0, <SEP> 85 <SEP> 49, <SEP> 1 <SEP> 2940
<tb> D5 <SEP> 0, <SEP> 80 <SEP> 53, <SEP> 0 <SEP> 2970 <SEP>
<tb> D6 <SEP> 0, <SEP> 83 <SEP> 54, <SEP> 8 <SEP> 2490 <SEP>
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D) Elektrokinetische Untersuchung der wässrigen Polymerisatdispersionen 01 und VD aus A) bei 25 * C Wie die Tabellen 1 und 2 ausweisen, ist das Bindemittel VD den erfindungsgemässen Bindemitteln, insbesondere dem Bindemittel 01, qualitativ unterlegen.

Um einen Zugang zum Verständnis für diesen

Unterschied zu gewinnen, wurde mit Hilfe der Mikroelektrophorese (Gerät : PenKem 3000 der Fa. Penkem) die elektrophoretische Mobilität der dispergierten Polymensatpartikel bestimmt. Dazu wurden 0, 32 g Dispersion mit 1 ! 10 mM wässriger KCI Lösung verdünnt. Durch Zusatz von HgPO wurde der pHWert vor Beginn der Messungen auf einen Wert von 3 eingestellt. Als Ergebnis wurden folgende Mobilitäten u erhalten :
EMI9.1
:D1: u = 5, 5 (u. m/s)/ {V/cm).

In überraschender Weise zeigen die erfindungsgemässen Styrol-(Meth)arylat-Copolymensatteilchen signi- fikant erhöhte elektrophoretische Mobilitäten, d. h. signifikant höheren kationischen Charakter. Dies bedingt vermutlich eine erhöhte Affinität zur negativen Oberflächenladung des feinteiligen Ausgangsma- tenals und infolgedessen ein besonders gleichmässiges Abscheiden auf selbigem, was wahrscheinlich die
Qualitätsverbesserung der Formkörper bedingt.

Claims

Patentansprüche 1. Methode der Verwendung von kationisch stabilisierten wässrigen Polymensatdispersionen, enthaltend - ein in disperser Verteilung befindliches Copolymerisat A, das in polymerisierter Form aus 30 bis 80 Gew. - Teilen Styrol (Monomer a), EMI9.2 Acryl- und Methacrylsäure mit d-bis Cs-Atkanoien (Monomere b) und 0 bis 10 Gew.-Teilen sonstiger radikalisch copolymerisierbarer Monomerer (Monomere c) mit der Massgabe aufgebaut ist, dass die statische Glasübergangstemperatur Tg des Copolymeri- sats A 40 bis 110. C beträgt. sowie - als Dispergiermittel B ein Gemisch bestehend aus wenigstens einem wenigstens acht C-Atome aufweisenden primären, sekundären und/oder tertiären organischen Monoamin und dessen Säu- readditionssalz, als Bindemittel für Formkörper auf der Basis von eine negative Oberflächenladung aufweisenden feinteiiigen Materialien.
2. Methode der Verwendung nach Anspruch 1, wobei die statische Glasübergangstemperatur Tg des Copolymensats A 60 bis 110. C beträgt.
3. Methode der Verwendung nach Anspruch 1, wobei die statische Glasübergangstemperatur Tg des Copolymensats A 80 bis 100'C beträgt.
4. Methode der Verwendung nach Anspruch 1"wobei das Copolymerisat A, bezogen auf seine Masse, 40 bis 80 Gew.-% Styrol einpolymerisiert enthält.
5. Methode der Verwendung nach Anspruch 1, wobei die kationisch stabilisierte wässrige Polymerisatdis- persion als Bestandteil des Dispergiermittels B wenigstens eine Verbindung der allgemeinen Formel I EMI9.3 in der R für Cs-bis Cis-Alkyl oder Cg-bis Cis-Atkeny), U, V für C2- bis C4-Alkylen, X, Y für Wasserstoff, C, -bis C, s-Alkyl oder C2- bis C18-Alkenyl und n, m für ganze Zahlen von 0 bis 15 stehen, enthält.
6. Methode der Verwendung nach Anspruch 1, wobei als eine negative Oberflächen ladung aufweisende feinteilige Matenalien Mineralfasern, Perlite und/oder Holzfasern verwendet werden. <Desc/Clms Page number 10>
7. Methode der Verwendung nach Anspruch 1, wobei das Copolymerisat A Gruppen der Struktur EMI10.1 aufweist.
8. Wässrige, kationisch stabilisierte, Polymerisatdispersion, enthaltend - ein In disperser Verteilung befindliches Copolymerisat A, das in polymerisierter Form aus 30 bis 80 Gew.-Teilen Styrol (Monomer a), EMI10.2 0 bis 10 Gew.-Teilen sonstiger radikalisch copolymerisierbarer Monomerer (Monomere c) mit der Massgabe aufgebaut ist, dass die statische Glasübergangstemperatur Tg des Copolymer- sats A 40 bis 110. C beträgt, sowie - als Dispergiermittel B ein Gemisch bestehend aus wenigstens einem wenigstens acht C-Atome aufweisenden primären, sekundären und/oder tertiären organischen Monoamin und dessen Säu- readditionssalz.
9. Wässrige Polymerisatdispersion nach Anspruch 8, wobei die statische Glasübergangstemperatur Tg des Copolymerisats A 60 bis 110. C beträgt.
10. Wässrige Polymerisatdispersion nach Anspruch 8, wobei die statische Glasübergangstemperatur Tg des Copolymerisats A 80 bis 100. C aufweist.
11. Wässrige Polymerisatdispersion nach Anspruch 8, wobei das Copolymerisat A, bezogen auf seine Masse, 40 bis 80 Gew.-% Styrol einpolymerisiert enthält.
12. Wässrige Polymerisatdispersion nach Anspruch 8.. die als Bestandteil des Dispergiermittels B wenig- stens eine Verbindung der allgemeinen Formel I EMI10.3 in der EMI10.4 ds-Atky ! oder C :- bis Cis-Aikeny).n, m für ganze Zahlen von 0 bis 15 stehen, enthält.
13. Wässrige Polymensatdispersion nach Anspruch 8, deren Copolymerisat A Gruppen der Struktur <Desc/Clms Page number 11> EMI11.1 aufweist.
14. Formkörper auf der Basis von eine negative Oberflächenladung aufweisenden feinteiligen Materialien und einem polymeren Bindemittel, die enthalten - als polymere Bindemittel ein Copolymerisat A, das in polymerisierter Form aus 30 bis 80 Gew.-Teilen Styrol (Monomer a), 20 bis 70 GÅaw. - Teilen wenigstens eines Monomeren aus der Gruppe umfassend Ester der Acryl- und Methacrylsäure mit C,-bis Cs-Aikanolen (Monomere b) und 0 bis 10 Gew.-Teilen sonstiger radikalisch copolymerisierbarer Monomerer (Monomere c) mit der Massgabe aufgebaut ist. dass die statische Glasübergangstemperatur Tg des Copolymer- sats A 40 bis 110'C beträgt, sowie.

- ein Gemisch bestehend aus wenigstens einem wenigstens acht C-Atome aufweisenden primären, sekundären und/oder tertiären organischen Monoamin und dessen Säureadditionssalz.
15. Formkörper nach Anspruch 14, die, bezogen auf ihr Gesamtgewicht, 1 bis 25 Gew.-% an Copolymer- sat A enthalten.
16. Verfahren zur Herstellung von Formkörpern gemäss Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass man - aus eine negative Oberflächenladung aufweisendem feinteiligem Ausgangsmaterial eine wässrige Suspension erzeugt.

- der wässrigen Suspension eine wässrige kationisch stabilisierte Polymerisatdispersion zusetzt, die enthält i) ein in disperser Verteilung befindliches Copolymerisat A, das in polymerisierter Form aus 30 bis 80 Gew.-Teilen Styrol (Monomer a), 20 bis 70 Gew.-Teilen wenigstens eines Monomeren aus der Gruppe umfassend Ester der Acryl- und Methacrylsäure mit d-bis Cs-Atkanoten (Monomere b) und 0 bis 10 Gew.-Teilen sonstiger radikalisch copolymerisierbarer Monomere (Monomere c) mit der Massgabe aufgebaut ist, dass die statische Glasübergangstemperatur Tg des Copolymer- sats A 40 bis 110 * C beträgt, sowie ii) als Dispergiermittel B ein Gemisch bestehend aus wenigstens einem wenigstens acht C-Atome aufweisenden primären,

sekundären und/oder tertiären organischen Monoamin und dessen Säu- readditionssalz, - durch Zusatz von basischen Mitteln oder mehrwertige Anionen aufweisenden Salzen das Copoly- merisat A auf den feinteiligen Ausgangsmatenalien niederschlägt, - das dabei entstehende Gemisch in eine Form gibt, entwässert und anschliessend trocknet.
17. Formkörper, erhältlich nach einem Verfahren gemäss Anspruch 16.
18. Deckenplatte erhältlich nach einem Verfahren gemäss Anspruch 16.
19. Verwendung eines Formkörpers nach Anspruch 14, dessen Länge und Breite 30 bis 70 cm betragen und dessen Dicke 1 bis 20 mm beträgt, als Deckenplatte.