DE2265674C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Trocknung von Oberflächenbeschichtungen, Klebstoffen oder Dichtungsmassen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Aus der DE-OS 21 23 856 ist ein Verfahren zum Trocknen von Oberflächenbeschichtungen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bekannt. Das freie Isocyanat-Gruppen enthaltende Vorpolymere wird dabei in einem üblichen Lacklösungsmittel gelöst, dem Ammoniak oder ein Amin zugesetzt ist. Daraus durch Aufsprühen hergestellte Anstrichfilme weisen eine Trocknungsdauer von etwa einer halben Stunde auf.

Aus der DE-PS 9 55 994 geht die Herstellung von lichtechten Flächengebilden aus Kunstharzen hervor, die unter Verwendung besonders reaktionsfähiger Toluylendiisocyanate gebildet werden. Wie im Beispiel 5 dieser Druckschrift gezeigt wird, kann eine für Wetterschutzkleidung geeignete Textilbeschichtung mit einem solchen Toluylendiisocyanat in einer nach Sekunden bemessenen Reaktionszeit in einen trockenen, flexiblen Film verwandelt werden, wenn sie unter Verwendung eines leicht flüchtigen Lösungsmittels, nämlich Äthylacetat, und bei erhöhter Temperatur sorgfältig getrocknet und dann in einen mit Äthylendiamindampf gesättigten Raum gegeben wird.

Bei der Herstellung von elastomeren Polyurethanen ist es bekannt, den freie Isocyanat-Gruppen aufweisenden Vorpolymeren Ammoniak zuzusetzen, um die Reaktionsgeschwindigkeit zu verlangsamen, d. h. eine schnelle Gelbbildung zu vermeiden (Hochmolekularbericht 1967, H2663/67). Auch ist es bekannt, Polyurethan-Elastomere durch Einwirkung von wasserfreiem, gasförmigem Ammoniak bei erhöhter Temperatur zu vulkanisieren (Hochmolekularbericht 1960, H5450/60).

Die Erfindung, wie sie in den Ansprüchen gekennzeichnet ist, löst die Aufgabe, das Trocknen von Oberflächenbeschichtungen, Klebstoffen oder Dichtungsmassen auf der Basis eines freie Isocyanat-Gruppen aufweisenden Vorpolymeren wesentlich zu beschleunigen.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren härtet der Klebstoff bzw. die Dichtmasse viel schneller aus als es bisher möglich war, und zwar im allgemeinen in Sekunden.

Der Ausdruck "freie Isocyanat-Gruppen" schließt potentiell freie Gruppen ein, d. h. Vorpolymere mit Isocyanat-Gruppen, die freigesetzt werden können oder für Umsetzungen zur Verfügung stehen.

Zu den Verbindungen mit freien Isocyanat-Gruppen gehören nicht nur Isocyanate mit Urethanstruktur und Polyisocyanate, sondern auch solche mit Polyisocyanat-, Biuret- und Allophanatstruktur.

Die Behandlung des Beschichtungsmittels, des Klebstoffs bzw. der Dichtmasse mit dampfförmigem Ammoniak oder einem dampfförmigen Amin hängt von keinen besonderen Kriterien der Umgebung ab; daher kann jede Stelle, die für diesen Zweck nicht ungeeignet ist (d. h. für eine Ammoniak/Isocyanat- oder Amin/Isocyanat-Umsetzung nicht nachteilig ist), gewählt werden. Vorzugsweise wird eine derartige Behandlung in einem geschlossenen Raum durchgeführt.

Der Ausdruck "dampfförmig" gibt an, daß der Ammoniak oder das Amin gasförmig oder z. B. als Dispersion, Nebel oder Aerosol vorliegt.

Der Ausdruck "Amin" soll eine allgemeine Bedeutung besitzen; daher umfaßt dieser Ausdruck nicht nur Amine einfacher, primärer, aliphatischer, monofunktioneller Struktur, sondern auch Amine, die durch Mehrwertigkeit bzw. Polyfunktionalität und einen höheren Grad an Wasserstoffsubstitution gekennzeichnet sind. Typische Beispiele der ersten (bevorzugten) Klasse sind Monoverbindungen, wie Methylamin, Äthylamin, Propylamin, Isopropylamin und die zahlreichen Isomeren des Butylamins, während Beispiele der polyfunktionellen Amine Hydrazin, Äthylendiamin, Propylendiamin und Diäthylentriamin sind. Ferner sind wichtige Beispiele Diäthylamin und Triäthylamin.

Der Ausdruck "Substrat" ist im weitestmöglichen Sinn auszulegen. Er bezieht sich auf jede Fläche, auf die eine Oberflächenbeschichtung, ein Klebstoff bzw. eine Dichtmasse haftend aufgebracht werden kann (und auf der er bzw. sie verbleibt, während die Behandlung mit dem dampfförmigen Ammoniak oder Amin durchgeführt wird). So kann das Substrat Pappe, eine Metallfolie, eine Steinplatte oder ein Kunststoffmaterial sein. Bemerkenswerterweise haben die vorstehenden Substrate wenig gemeinsam, was den weiten Anwendungsbereich der Erfindung verdeutlicht.

Nachstehend wird die Erfindung anhand verschiedener Beispiele beschrieben.

Beispiel 1

In diesem Beispiel wurde ein flüssiger Klebstoff oder eine Dichtmasse vom Vorpolymertyp auf Basis von Tolylendi­ isocyanat bei einem Gehalt von 40% Feststoffen in Xylol und mit 2,2% freien NCO-Gruppen eingesetzt. Dieser Klebstoff bzw. diese Dichtmasse wurde mit einem Meyer-Stab auf die folgenden Substrate aufgebracht:

• (1) Beschichtetes Kunstdruckpapier,
• (2) beschichtete Pappe und
• (3) Metallfolie.

Nach der Lösungsmittelverdampfung (15 Minuten) wurden die beschichteten Proben jeweils in ein verschlossenes Zweiliter- Glasgefäß gebracht, daß

• (a) Ammoniak-Dampf bzw.
• (b) Monoäthylamin-Dampf enthielt.

Nach Abständen von 10 bis 30 Sekunden waren die Filme zu einem technisch brauchbaren Grad ausgehärtet.

Beispiel 2

Es wurde ein Film eines unpigmentierten Vorpolymeren auf Basis einer Polyhydroxyverbindung und Tolylendiisocyanat bei einem Feststoffgehalt von 40% in Xylol und mit etwa 2,2% NCO-Gruppen auf ein Paar Stahlplatten durch Eintauch­ beschichtung aufgebracht. Man ließ die erste Platte unter normalen atmosphärischen Bedingungen bei 18°C und 70% relativer Feuchtigkeit trocknen. Die zweite Platte wurde beschichtet, in Luft 15 Minuten lang stehengelassen, damit etwas Xylol verdampfen konnte, und danach in ein verschlossenes Zweiliter-Glasgefäß gegeben, in das 2 ml konzentrierter Ammoniak eine Stunde zuvor gegeben worden waren.

Nach 30 Sekunden wurde die zweite Platte entfernt; sie war trocken, d. h. ausgehärtet. Die erste Platte, die an Luft trocknete, war nach einer Stunde und vierzig Minuten ausgehärtet.

Beispiel 3

Es wurde eine Platte wie in Beispiel 2 hergestellt. Nach 15 Minuten wurde sie in ein verschlossenes Zweiliter-Glasgefäß gegeben, in das 1 g Hydrazindihydrochlorid (als Hydrazin-Quelle) und 5 ml einer 30prozentigen Natrium­ hydroxidlösung zuvor gegeben worden waren. Nach 4 Minuten wurde die Platte untersucht. Sie war ausgehärtet.

Beispiel 4

Es wurde ein Film eines unpigmentierten aliphatischen Urethan­ vorpolymeren (40% Feststoffe in Xylol), das durch Umsetzung von Isophorondiisocyanat mit einer Polyhydroxy­ verbindung gebildet wurde, hergestellt; damit wurde eine Stahlplatte beschichtet. Die Aushärtezeit in Luft bei 18°C und 70% relativer Feuchtigkeit betrug 4 Stunden. Es wurde eine weitere in gleicher Weise beschichtete Platte, die 15 Minuten lang an Luft zur Verdampfung von etwas Lösungsmittel gehalten wurde, in ein verschlossenes Zweiliter-Glasgefäß mit Ammoniak-Dampf 2 Minuten lang gegeben. Der Plattenfilm war leicht klebrig und wurde danach mit dem Ammoniakdampf weitere 2 Minuten lang behandelt, insgesamt 4 Minuten lang. Zu diesem Zeitpunkt war der Film ausgehärtet.

Beispiel 5

Es wurde ein Plattenfilm wie in Beispiel 4 hergestellt und 15 Minuten lang an Luft getrocknet. Danach wurde die Platte in ein verschlossenes Zweiliter-Glasgefäß gegeben, in das 2 ml Äthylendiamin eine Stunde zuvor gegeben worden waren. Nach 4 Minuten wurde die Platte entfernt; der Film war ausgehärtet.

Es wurden zusätzliche Tests durchgeführt, deren Ergebnisse nachstehend in tabellarischer Form angegeben sind (Tabelle Y). Einzelheiten bezüglich der eingesetzten Materialien und die angewendete Arbeitsweise sind nachstehend angegeben.

Es wurden die folgenden freie Isocyanatgruppen enthaltende Vorpolymeren eingesetzt:

• A: Der in den Beispielen 1, 2 und 3 eingesetzte Klebstoff bzw. Dichtmasse
• B: Der in den Beispielen 4 und 5 eingesetzte Klebstoff bzw. Dichtmasse.

Es wurden zwei Substrate eingesetzt, nämlich

• (1) Aluminiumfolie: mit glatten Flächen, 4 mm
• (2) Pappe: Gewicht 49,9 kg je 500 Blatt; Blattgröße 64,8 × 77,5 cm; unbeschichtet.

Aushärtungsmittel:

• (1) Ammoniak (spezifisches Gewicht 0,88),
• (2) Monoäthylamin (70%ige Lösung in Wasser),
• (3) Äthylendiamin (99%).

Die Klebstoffe bzw. Dichtmassen A und B wurden mit einer Bürste auf das Substrat in einer Schichtdicke von etwa 0,1 mm aufgebracht. Nach dem Überziehen und Abschneiden wurden diese Substrate 15 Minuten lang stehengelassen (zur Entfernung des Lösungsmittels) wonach die Substrate in die Trocknungskammer gegeben wurden.

Fig. 1 der Zeichnung stellt die bevorzugte Vorrichtung zur Durchführung dieser Testreihe dar. Die Aushärtungskammer 1 ist rechtwinklig ausgebildet, wobei die Ausmaße (in cm) 43 (Länge) × 20 (Höhe) × 30 (Breite) betragen, was ein Innen­ volumen von 25 800 cm³ ergibt. Die Zerstäubungsvorrichtung 2 ist in der Nähe des Endes 3 der Kammer gegenüber der Eingangstür 4 angeordnet, wobei die Zerstäubungsvorrichtung aus einem ersten (Aerosol-Treibmittel) Behälter 5 und einem zweiten (Aushärtungsmittel) Behälter 6 besteht, wobei der Auslaß des ersten Behälters durch eine Röhre 7 führt, die über dem oberen Ende des Rohrs 8 liegt, das in die Flüssigkeit des Behälters 6 eintaucht. Die Vorrichtung 2 ist so ausgebildet, daß die Flüssigkeit in die Aushärtungskammer mit 4,9 bar eingeblasen werden kann; in der Praxis bedeutet das, daß 10 ml Flüssigkeit in der Zeitspanne von 12 Sekunden abgegeben werden können. Die einzelnen Substrate 9 werden von einer transversal angeordneten Querstange 10 gehalten, deren Enden an entgegengesetzten Seiten 11 der Kammer befestigt sind. Die Kammer steht zweckmäßigerweise auf einem Untersatz 12 und wird von diesem getragen. Die Seiten und Enden der Kammer sind transparent.

Es wurden sechs bestimmte Zeitspannen (zum Einspritzen des Trocknungsmittels in die Kammer) gewählt, deren jeweilige Dauer 1, 2, 3, 4 und 5 Sekunden betrug; hinsichtlich der Flüssigkeit, die mit der im vorhergehenden Absatz angegebenen Rate einführbar war, entsprachen diese Zeitspannen jeweils Einsatzvolumina von 0,83; 1,66; 2,50; 3,34; 4,17 bzw. 8,34 ml. Bei einem Kammervolumen von 25 800 ml (wie vorstehend berechnet) und auf Basis einer vollständigen Verdampfung des Mittels (die allem Anschein nach stattfand) lieferten diese Injektionszeitspannen in der Aushärtungskammer die jeweiligen Konzentrationen an Aushärtungsmittel (ausgedrückt in p.p.m. = Teilen je Million), die in der folgenden Tabelle X angegeben sind.

Injektionszeit (sec.)
Konzentration (p.p.m.)
1
32,2
2	64,4
3	97,0
4	129,0
5	161,5
10	323,5

Die vorgegebenen Zeitspannen (nach denen die überzogenen Substratproben nach Einwirkung des Trocknungsmittels - wie vorstehend beschrieben - aus der Trocknungskammer genommen wurden) wurden zuvor auf 5, 10, 20 und 30 Sekunden eingestellt. Jeder Klebstoff bzw. jede Dichtmasse (A, B) wurde aufgrund der zwei vorstehenden Substrate bei den zuvor angegebenen sechs Konzentrationen (p.p.m.) und diesen Zeitspannen analysiert, wobei die Proben zum fortlaufenden Testen eines Substrats bei der niedrigsten Konzentration (p.p.m.) bis zu 30 Sekunden, danach (falls erforderlich) bei der nächsthöheren Konzentration bis zu 30 Sekunden usw. behandelt wurden. Nach der Entfernung aus der Kammer wurde jede Substratprobe bezüglich der Aushärtung getestet, und zwar mit einem Fingertest. Die Ergebnisse, die in der Tabelle Y angegeben sind, sprechen für sich selbst. Für die Klebstoffe bzw. Dichtmassen A und B werden gemeinsame "Folie/Pappe"-Werte angegeben. Die Erklärung dafür ist darin zu sehen, daß bei den Tests die für Folie und Pappe erhaltenen Ergebnisse tatsächlich im wesentlichen die gleichen waren.

Tabelle Y

Claims (4)

1. Verfahren zur Trocknung von Oberflächenbeschichtungen, Klebstoffen, oder Dichtungsmassen, wobei ein Beschichtungsmittel, ein Klebstoff oder eine Dichtungsmasse auf der Basis eines freie Isocyanat-Gruppen aufweisenden Vorpolymeren auf ein Substrat aufgetragen und einem dampfförmigen Mittel ausgesetzt wird, welches das Beschichtungs­ mittel, den Klebstoff oder die Dichtungsmasse aushärtet, dadurch gekennzeichnet, daß als dampfförmiges Mittel dampfförmiger Ammoniak oder ein dampfförmiges Amin verwendet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Amin Methyl-, Äthyl-, Propyl-, Isopropyl- und Butylamin, Hydrazin, Äthylen- und Propylendiamin, Diäthylentriamin, Diäthylamin und Triäthylamin verwendet.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Ammoniak oder ein Amin enthaltendes Mittel, das ursprünglich in flüssiger Form vorliegt, zur Herstellung des dampfförmigen Zustandes zerstäubt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Beschichtungsmittel ein unpigmentiertes Vorpolymeres ist.