Polyurethanmontageschaum und Vorichtung zur Ausübung seines Herstellungsverfahrens

Abstract

 Die Erfindung schlägt einen Polyurethanmontageschaum vor, welcher durch Aufschäumen einer Mischung hergestellt ist, in der eine Lösung aus dem Treibmittel des Schaumes, einem Prepolymer des Polyurethans, einem Reaktionsharz und gegebenen­falls Teilen seines Reaktionsmittels mit bis zum Ausschäumen von der Lösung getrennt gehaltenen Komponenten, nämlich dem Reaktionsmittel bzw. einzelnen seiner Bestandteile sowie gegebenenfalls Härtungsbeschleunigern des Polyurethans vor dem Ausschäumen zusammengebracht sind.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Erzeugnis sowie eine Vorrichtung zur Ausübung eines Verfahrens, nach dem das erfindungsgemäße Erzeugnis hergestellt wird.

[0002] Das erfindungsgemäße Erzeugnis ist ein Polyurethanmontageschaum. Derartige Montageschäume dienen vor allem der technischen Wärmedämmung durch Ausschäumen von Hohlräumen, werden darüberhinaus aber auch z.B. beim Bauen eingesetzt, um Schwitz­wassernester zu vermeiden. Die Erfindung bezieht sich dabei auf Polyurethanmontageschäume, welche durch Ausbringen ihrer Komponenten aus Druckbehäl­tern, z.B. Aerosoldosen an Ort und Stelle gewonnen und verarbeitet werden. Solche Schäume sind gegen­über den sogenannten Polyurethanhartschäumen weicher eingestellt, jedoch meistens härter als die soge­nannten Polyurethanweichschäume, die u.a. für Polstermaterial benutzt werden. Die erfindungs­gemäßen Polyurethanmontageschäume benutzen als Treibmittel Flüssiggas, z.B. Fluorkohlenwasserstoff oder Kohlenwasserstoff und als Reaktionsmittel Wasser, vorzugsweise allein die Feuchtigkeit der Luft, gegebenenfalls aber auch Hydroxidverbindungen mit Hydroxilgruppen, die das Aushärten des Schaumes beschleunigen. Die erfindungsgemäßen Montageschäume erhärten daher verhältnismäßig schnell, um nach ihrer Verarbeitung einen zunächst klebrigen, dann aber erhärteten Werkstoff zu bilden.

[0003] Das für die Herstellung des Polyurethan-Montage­schaumes gemäß der Erfindung erforderliche Reaktionsgemisch kann entweder aus einem Prepolymer, das freie Isocyanatgruppen enthält und einer Polyolkomponente nach dem sogenannten Prepolymer­verfahren bestehen. Die Erfindung läßt sich aber auch mit einem einheitlichen Reaktionsgemisch verwirklichen, das im wesentlichen das Polyol, ein Isocyanat und das Treibmittel enthält, wobei ein Katalysator und ein Emulgator sowie weitere Hilfsmittel, z.B. die erwähnten Hydroxidverbindungen verwendet werden können, um das Aushärten zu beschleunigen und die Qualität des Schaumes zu verbessern.

[0004] Die erfindungsgemäße Vorrichtung geht dementspre­chend von einem Druckbehälter bekannter Art aus (DE-OS 33 22 811). Der Druckbehälter besteht im wesentlichen aus einer Druckdose und einem Zusatzbehälter, welcher in der Druckdose untergebracht ist. Er enthält ein Reaktionsmittel, das die Schaumaushärtung beschleunigt. Wegen seiner Zusam­mensetzung und seiner Wirkung auf das in der Druckdose enthaltene Prepolymer wird es von diesem getrennt gehalten, bis der Schaum ausgebracht werden soll. Dann wird mit einem im Boden der Druckdose abgedichteten beweglichen Stößel der Deckel des Zusatzbehälters in die Dose abgesprengt und der Inhalt des Zusatzbehälters in die Dose geschüttelt. Die daraus entstehende Mischung wird sofort aus­gebracht.

[0005] Die aus solchen vorbekannten Polyurethanmontage­schäumen gebildeten Werkstoffe haben physikalische und chemische Eigenschaften, welche bekannt sind und sich nicht mehr wesentlich weiterentwickeln bzw. verbessern lassen. Das bedeutet, daß bestimmte Eigenschaften fehlen, die aus unterschiedlichen Gründen in Montageschäumen dieser Art gewünscht werden. Dazu gehört z.B. eine höhere Festigkeit, eine verbesserte Klimabeständigkeit, eine verbesserte chemische Resistenz und manches andere mehr.

[0006] Es hat sich überraschend herausgestellt, daß viele der gewünschten Eigenschaften mit einem Erzeugnis gemäß der Erfindung erzielbar sind, das darüber­hinaus neuartige Eigenschaften zeigt. Dieses Erzeug­nis wird mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 hergestellt. Zweckmäßige Ausführungsformen der Er­findung sind Gegenstand der Unteransprüche.

[0007] Bei dem erfindungsgemäßen Erzeugnis entsteht nämlich in dem Polyurethanmontageschaum aus dem Reaktions­harz und seinem Reaktionsmittel, das seinerseits aus einem Härter und einem Beschleuniger bestehen kann, ein Werkstoff, in dem das ausgehärtete Reaktionsharz in feiner Struktur verteilt ist. Dieser Montage­schaum hat einerseits die Eigenschaften des Poly­urethans und des Reaktionsharzes. Er ist deswegen u.a. härter, zeigt ein verbessertes Brandverhalten und nimmt weniger Wasser auf. Darüberhinaus tritt aber auch ein Synergismus auf. Insbesondere läßt sich der Montageschaum besser handhaben und ergibt eine gräßere Ausbeute. Diese Eigenschaften des erfindungsgemäßen Erzeugnisses lassen sich jedenfalls zum Teil aus einer Gerüststruktur erklä­ren, welche sich in dem Polyurethanschaum aus dem erhärteten Reaktionsharz ausbildet. Die Gerüst­struktur läßt sich hinsichtlich ihres Anteiles in der Gesamtmasse des Montageschaumes und ihrer Verteilung in diesem in bestimmten Grenzen durch die Zugabe und Verteilung des Reaktionsharzes und durch die Menge und Art des Reaktionsmittels bestimmen.

[0008] In dem erfindungsgemäßen Polyurethanmontageschaum lassen sich praktisch alle härtbaren technischen Harze verwenden. Vor allem aber zeigen günstige Eigenschaften vernetzbare ungesättigte Polyester­harze und Epoxyharze. Deswegen stellt der hierauf gerichtete Patentanspruch 2 eine zweckvolle Weiter­bildung der Erfindung nach dem Anspruch1 dar. Hierbei sind die miteinander unverträglichen Komponenten, das sind der aus Peroxyd bestehende Anteil des Reaktionsmittel des Harzes und gegebe­nenfalls ein Härtungsbeschleuniger des Polyurethanschaumes voneinander getrennt, bis der Schaum ausgebracht werden soll. Auf diese Weise wird verhindert, daß der Schaum wegen unerwünschter Reaktionen im Druckbehälter verdirbt.

[0009] Mit den Merkmalen des Patentanspruches 2 werden die für das erfindungsgemäße Erzeugnis verwendeten, härtbaren technischen Harze auch auf solche Substanzen erstreckt, die entweder mit den Substanzen der Lösung unverträglich sind oder aus anderen Gründen dem Reaktionsgemisch erst kurz vor dem Ausbringen des Schaumes zugesetzt werden sollen. Das letztere ist u.a. dann der Fall, wenn der Härtungsbeschleuniger z.B. aus einem besonderen Druckbehälter mit höherem oder niedrigerem Druck zugemischt werden soll als der Vergleichsdruck, unter dem die Lösung steht.

[0010] Im folgenden wird eine erfindungsgemäße Vorrichtung, mit der das erfindungsgemäße Erzeugnis hergestellt werden kann, anhand der Figuren in der Zeichnung näher erläutert; es zeigen

Figur 1 im Längsschnitt eine Druckdose zur Erläuterung der erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Figur 2 den Gegenstand der Figur 1 in einer um 1/4 Kreis gedrehten Stellung und

Figur 3 einen Schnitt längs der Linie III/III der Figur 1.

[0011] Der in den Figuren wiedergegebene Druckbehälter besteht aus einer Zarge in Form eines zylindrischen Rohres, welche an einem Ende mit einem Dom (2) verschlossen ist. Der Dom weist einen umgebördelten Rand (3) auf, der den Dom (2) auf dem betreffenden Ende der Zarge (1) festhält und gleichzeitig eine dichte Verbindung der Teile herbeiführt. Der Druckbehälterdom ist aus einer Ronde, d.h. einer runden Platine hergestellt, einem aus Blech aus­geschnittenen Formteil, das durch Umformen die aus der Zeichnung ersichtliche gewölbte Form erhalten hat. Der innere Rand der Ronde ist wie bei (4) dargestellt umgebördelt und nimmt ein Tellerventil (5) auf. Der Ventilteller (6) ist seinerseits mit seinem Rand (7) um den Rand (4) der Ronde gebördelt und dadurch gegen diese abgedichtet. Er hält einen Gummistopfen (8), der sich seinerseits mit einer flanschförmigen Verbreiterung (9) auf der Untersei­te (10) des Ventiltellers (6) abstützt und von einer hohlen Ventilstange (12) durchdrungen wird. Diese Stange hat einen äußeren Bund (13), der sich auf dem Außenrand (14) des Stopfens abstützt. Den rohrförmigen Abschnitt des Ventiles schließt ein Teller (15) ab. Unter dem Teller (15) und im Rohr liegen jedoch eine oder mehrere Durchbrechungen (16) des Rohrmantels. Eine Scheibendichtung (17) wird von dem die Umbördelung (4) umgreifenden Rand (18) eines Deckels (19) verspannt und sorgt dafür, daß keine Luftfeuchtigkeit von außen eindringen kann.

[0012] Am gegenüberliegenden Ende befindet sich der Boden (20) der allgemein mit (21) bezeichneten Druckdose. Er entspricht einem konkav nach innen gefalteten Dom (2), wobei in seinen stabilisierenden Falten genügend Material vorhanden ist, um bei übermäßiger Druckentwicklung, beispielsweise bei Temperaturen über 50 Grad C sich nach außen zu stülpen und somit durch Volumenvergrößerung im Gesamtbehälter einen zusätzlichen Sicherheitsraum zu schaffen. Bis auf die Wölbung nach innen entspricht jedoch der Boden in allen Teilen dem Deckel (2), so daß auf seine Beschreibung im einzelnen verzichtet werden kann. Er wird dementsprechend mit einem umgebördelten Rand (22) auf dem betreffenden Ende der Zarge (1) fest­gehalten. Er ist seinerseits aus einer Ronde her­gestellt, deren die in der Mitte vorgesehene Aus­sparung umgebender Rand wie bei (23) dargestellt, umgebördelt ist. Auf diesem Rand ist ein Teller (24) durch eine Umbördelung (25) befestigt. Der Teller hat eine ringförmige Vertiefung (26).

[0013] Eine Hülse (31) aus einem abdichtenden Werkstoff weist einen inneren Bund (32) auf, der auf einer Schulter (34) einer ringförmigen Vertiefung (26) des Tellers sitzt. Der sich anschließende zylindrische Abschnitt (33) der Hülse (31) wird von dem inneren Rand (35) der Vertiefung (26) gehalten. Die Hülse ist nach innen axial versperrt. Dazu dient der Form­schluß, der bei (36) zwischen dem inneren Rand der Vertiefung (26) und einem im Durchmesser vergrös­serten inneren Abschnitt der Hülse (31) hergestellt ist.

[0014] Konzentrisch in der Hülse (31) sitzt eine als Stößel (37) ausgebildete Stange. Sie weist einen inneren Bund (38) auf, mit dem sie sich auf dem Innenrand (39) der Hülse (31) abstützt. Außerdem besitzt sie einen äußeren Bund (39ʹ), der sich dem­entsprechend auf dem Außenrand (40) der Hülse (31) abstützen kann. Das nach außen vorstehende Stößel­ende (41) ist mit einer Kappe (42) nach Art der Kappe (19) abgedeckt.

[0015] Der Stößel (37) bildet eine Baueinheit mit einer Platte (28), welche parallele Längskanten (29, 30) und eine gegenüber der stößelseitigen Querkante (31) abgeschrägte Querkante (32) aufweist.

[0016] Der Druckbehälter (21) enthält je einen Innenbehäl­ter (43, 44) die mit vorstehenden Rändern (43, 44) in der Umbördelung (22) des äußeren Druckbehälters (21) festgelegt sind. Die beiden Druckbehälter (43, 44) weisen einen gemeinsamen Deckel (47) auf, welcher mit der Form der beiden Druckbehälter (43, 44) entsprechenden Vorsprüngen (48, 49) in die Zargen (50, 51) der Druckbehälter (43, 44) einge­setzt ist. O-Ringdichtungen (52, 53) dichten den Boden (47) mit den Zargenenden ab, die formschlüs­sig im Boden (47) festgelegt sind.

[0017] Wie sich aus der Darstellung der Figur 3 ergibt, folgt der Umriß jedes Druckbehälters dem ihm zugeordneten Bogen des Zargenrohres (16) des äußeren Druckbehälters (21) bis zu eingesetzten bogenförmi­gen Führungen (54, 55) für die Längskanten der Platte (28). Im Anschluß an die bogenförmigen Ab­schnitte, welche in Figur 3 mit (56 und 57) bezeichnet sind, erstrecken sich ebene Abschnitte (58, 59), mit denen die Zargenform vollendet ist. Zwischen den ebenen Abschnitten (58 und 59) liegt die Platte (28).

[0018] Die beiden Innenbehälter (43, 44) dienen zur getrennten Unterbringung einerseits eines Reaktions­gemisches, welches außer den Komponenten eines Polyurethanmontageschaumes ein Reaktionsharz ent­hält und eines Reaktionsmittels, welches einen Härter und einen Beschleuniger aufweist, die bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel chemisch unver­ träglich mit dem Reaktionsgemisch des Polyurethan­montageschaumes bzw. dem Reaktionsharz sind.

[0019] An Ort und Stelle nimmt der Verwender zunächst die Kappe (42) ab. Das ist relativ einfach, weil er dazu lediglich an der Zunge (50) zu ziehen braucht, wel­che eine Baueinheit mit der Kappe (42) bildet, wodurch deren Rand verformt und von der Umbördelung (23) abgezogen wird. Nachdem in entsprechender Weise die Zunge (51) der Kappe (19) betätigt worden ist, stößt der Verwender den Druckbehälter (21) mit dem Ende (41) des Stößels (37) auf eine feste Unterlage. Dadurch wird eine Axialbewegung des Stößels (37) ausgelöst, die infolge der Abstützung des Außenbundes (39) auf dem Außenrand (40) der Hülse (31) zu deren federndem Nachgeben führt. Dadurch wird die eine Baueinheit mit dem Stößel bildende Platte (28) mit ihrer abgeschrägten Kante (32) auf den Boden (47) gestoßen. Das führt zum Absprengen des Bodens (47) von den Zargen der beiden inneren Druckbehälter (43 und 44). Der dadurch in das Innere des Druckbehälters (21) freigegebene Inhalt dieser beiden Behälter (43, 44) wird durch Schütteln gemischt. Danach kann durch Kippen des Ventils (12) der Behälterinhalt ausgebracht werden. Dabei hebt sich der Teller (15) von dem Bund (9), wodurch die Öffnung (16) frei wird und der Behälter­inhalt durch das Ventilrohr aus dem Druckbehälter abströmt. Das Ventilrohr kann einen Verbindungs­ schlauch aufnehmen, der zu einer Spritzpistole führt. Diese Teile sind nicht dargestellt. Aus der Spritzpistole wird der Montageschaum ausgebracht.

Ansprüche

1. Polyurethanschaum, welcher durch Ausschäumen einer Mischung hergestellt ist, in der eine Lösung aus dem Treibmittel des Polyurethans, einem Prepolymer des Polyurethans, einem Reaktionsharz und gegebenenfalls Teilen seines Reaktionsmittels mit bis zum Ausschäumen von der Lösung getrennt gehaltenen Komponenten, nämlich dem Reaktionsmittel bzw. einzelnen seiner Bestandteile des Reaktionsharzes sowie gegebenenfalls Härtungsbeschleunigern des Polyurethans vor dem Ausschäumen zusammengebracht sind.

2. Polyurethanschaum nach Anspruch 1, bei welchem die Lösung als Reaktionsharz-Polyester und als Teil des Reaktionsmittels Aminhärter oder Kobaltsalz enthält und von dieser Peroxyd als anderer Teil des Reaktionsmittels des Polyesters und von dem Peroxyd und der Lösung getrennt gehaltener Härtungsbeschleuniger des Polyurethans getrennt gehalten sind.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Herstellungs­verfahrens nach einem der Ansprüche 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen äußeren Druckbehälter (21) zur Aufnahme der Lösung und einen oder mehrere Innenbehälter (43, 44) zur Trennung der Komponenten der Lösung und mit einem von außen beweglichen Stößel zum gleichzeitigen Abtrennen der Böden (47) von den Zargenenden der Innen­behälter (43, 44) und den Außenbehälter (21) beim Herstellen der Mischung vor dem Ausbringen aus dem Außenbehälter (21).

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Innenbehälter (43, 44) einen gemeinsamen Boden (47) aufweisen, der der Unrißform der Innenbehälter (43, 44) entsprechende Vorsprünge mit Dichtungen für Zargenenden der Innenbehälter (43, 44) aufweist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß beide Innenbehälter (43, 44) eine dem rohrförmigen Umriß der Zarge (16) des äußeren Druckbehälters (21) entspre­chende gekrümmte und eine daran anschließende ebene Umrißlinie (58, 59) aufweisen und daß die Stößelplatte (28) zwischen den ebenen Umriß­linien (58, 59) der Innenbehälter (43, 44) angeordnet ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß für die Längskanten (29, 30) der Stößelplatte (28) Führungen (54, 55) im äußeren Druckbehälter (21) vorgesehen sind.

Zeichnung