DE2352272B2

DE2352272B2 - Waermevernetzbare dichtungsmassen

Info

Publication number: DE2352272B2
Application number: DE19732352272
Authority: DE
Inventors: Martin-Gottfried Dr. 6900 Heidelberg Rocholl
Original assignee: Henkel Teroson GmbH
Current assignee: Henkel Teroson GmbH
Priority date: 1973-10-18
Filing date: 1973-10-18
Publication date: 1976-03-25
Also published as: AT343910B; BE820717A; SE410611B; ATA831974A; SE7412368L; FR2248311B1; DE2352272C3; GB1483940A; US3936412A; DE2352272A1; FR2248311A1; CA1035566A

Description

Barium., Strontium, Calcium und Magnesium sowie Während die Spannung U, die Frequenz / und der

des Bleis jeweils allein oder in Form von Gemischen, Elektrodenabstand Parameter des HF-Generators welche eine Dielektrizitätskonstante oberhalb von 200 sind, handelt es sich bei der Dielektrizitätskonstante ε aufweisen. Als besonders geeignet haben sich Barium- und dem tang ö um Eigenschaften des jeweils zu titanat BaTiO₃ und gemischte Sinterprodukte mit 5 erwärmenden Materials.

BaTiO₃ als Hauptbestandteil erwiesen, welche noch Erfindungsgemäß werden nunmehr die Dielektri-

SrTiO₃ sowie andere Oxide wie SiO₂ und MnO₂ in zitätskonstante ε und der Verlustfaktor tang δ gegengeringerer Menge enthalten können. über bekannten Dichtungsmassen wesentlich erhöht.

Der Gehalt an derartigen Pigmenten und/oder Erreicht wird dies durch

Füllstoffen mit hoher Dielektrizitätskonstante beträgt xo _{Zusatz yon FÜIlstoffen mit möglichst hoher} erfindungsgemaß im allgemeinen 0,1 bis 20 Vorzugs- Dielektrizitätskonstante ε sowie

weise 0,5 bis 10 und insbesondere 1 bis 4 Gewichts- _{2 durch Verwendung von} Basispolymeren, Härtern

Prozent, bezogen auf die gesamte Dichtungsmasse. _{und Weichmachern}\ bei denen _E · tang δ möglichst

Die ernndungsgemaßen Dichtungsmassen sind so- J₁₀₀J₁ jj_cgt

genannte wärmehärtbare Dichtungsmassen, weiche ij

beim Erhitzen beschleunigt verfestigt oder vernetzt Die Dielektrizitätskonstanten üblicher Basispolywerden. Beispiele für bevorzugte Dichtungsmassen merer liegen bei einer Meßfrequenz/von 10^e Hz etwa sind Zweikomponenten-Polyurethan- oder -Poly- zwischen 2 und 10; bestimmte stark polare Verbinsulfid-Dichtungsmassen. Es sind jedoch auch Dich- düngen, welche unter Umständen als Zusätze in tungsmassen auf Silikon- oder Epoxidbasis verwend- ao Betracht kommen, z. B. Äthylenglycol oder Glycerin, bar. Auch plastische Dichtungsmassen, welche bei weisen Dielektrizitätskonstanten von 40 bis 50 auf. höheren Temperaturen vernetzen, können eingesetzt Die Dielektrizitätskonstanten üblicher anorgani-

werden. scher Füllstoffe, z. B. von Calciumcarbonat, AIu-

Die Dichtungsmassen enthalten die üblichen Zusätze, miniumoxid und Titanoxid, liegen bei den gleichen wie beispielsweise Härter, Stabilisatoren, Füllstoffe as Meßfrequenzen in der Größenordnung von 5 bis 100. und Pigmente. Die erfindungsgemäü in den Dichtungs- Die erfindungsgemäß bevorzugten anorganischen Vermassen enthaltenen Füllstoffe und/oder Pigmente bindungen weisen demgegenüber Dielektrizitätskonmit hohen ε-Werten oberhalb 200 können somit stanten von weit über 200 auf; die Dielektrizitätsentweder die einzigen Füllstoffe in der Dichtungsmasse konstante von Bariumtitanat, das als Ausgangssein, oder sie können zusammen mit üblichen Füll- 30 material für Sonderkeramiken technisch hergestellt stoffen, wie Kreide, Schwerspat, Ruß, Titandioxid wird, erreicht Werte von etwa 1200 bis 1800. Spezielle und ähnlichen, Verwendung finden. Sinterprodukte, die zum Teil aus komplizierten

Die Wärmevernetzung im hochfrequenten elektri- Mischungen von BaTiO₃ und SrTiO₃ mit Zuschlägen sehen Wechselfeld läßt sich erfindungsgemäß dadurch anderer Metalloxide hergestellt werden, haben ε-Werte noch weiter beschleunigen, daß man Polymere und/oder 35 bis zu 17 000.

Vernetzer zur Herstellung der Dichtungsmassen ver- Durch die Verwendung der erfindungsgemäßen

wendet, bei denen das Produkt aus Dielektrizitäts- Dichtungsmassen mit hohen Werten für ε · tang δ konstante ε und Verlustfaktor tango möglicht groß ergeben sich für die beschleunigte Aushärtung im ist. Die gleichen Auswahlregeln gelten auch für die elektrischen Hochfrequenzfeld erhebliche Vorteile, gegebenenfalls Verwendung findenden Weichmacher 4° Bei vorgegebener Frequenz des HF-Generators läßt und sonstigen Hilfsstoffe wie beispielsweise Stabili- sich die notwendige Verlustleistung Pv bereits bei satoren. Auf Grund der zu erreichenden mechanischen niedrigerer Spannung U erreichen, was zu Einspa- und chemischen Eigenschaften der Dichtungsmassen rungen in der elektrischen Isolation der HF-Anlage sind hier allerdings Grenzen gesetzt, wobei hinzu- führt. Wenn jedoch die Spannung unverändert bleibt, kommt, daß die Dipolmomente organischer Verbin- 45 verkürzt sich die Aufheizdauer auf eine bestimmte düngen niemals ähnlich hohe Werte erreichen wie die Temperatur ganz erheblich, wodurch gleichzeitig die der erfindungsgemaß eingesetzten Pigmente und Vernetzungszeit absinkt, was zu einer wesentlich Füllstoffe. höheren Produktionsgeschwindigkeit führt. Ferti-

Der Erfolg der Erfindung beruht darauf, daß gungen, bei denen derartige HF-Dichtungsmassen elektrische Wechselfelder in polaren Stoffen im Takt 5» eingesetzt werden, arbeiten somit weitaus rationeller, der Frequenz eine ständige Umpolarisierung der Zur näheren Erläuterung der Erfindung sollen die

Elementarteilchen bewirken. Die Energiebeträge, die nachfolgenden Beispiele dienen,
durch diese Umpolarisationen in Form von Wärme

freigesetzt werden, bezeichnet man als dielektrischen Beispiel 1

Verlust. Die Größe des Verlustes hängt von der 55

elektrischen Spannung U, der Frequenz. /, der Kapa- Nach folgender Rahmenrezeptur wurden drei Ver-

zität C, die ihrerseits der Dielektrizitätskonstante suchsproben einer gießfähigen Zweikomponenten-ε proportional ist, und dem dielektrischen Verlust- Polyurethan-Dichtungsmasse (graue Farbeinstellung) faktor tang ö ab, wobei δ der sogenannte Verlust- im Verhältnis A: B = 2:1 hergestellt und innerhalb winkel ist. Die Größe der Verlustleistung Pv als 60 einer Stunde bei Raumtemperatur zu Blöcken mit den Ursache für die Erwärmung ergibt sich aus der Abmessungen 16 χ 17 χ 90 mm ausgehärtet.
Gleichung

Pv = £/* · 2 π / · C · tang δ , Komponente A

Gewichtsprozent

wobei die Dielektrizitätskonstante ε, die die Größe 65 Kurzkettiger Polyätheralkohol

der Kapazität C mitbestimmt, und auch tang δ (Desmophen 250 U) 2 bis 8

sowohl von der Frequenz / als auch von der Tempe- Alkylsulfoasäureester des Phenols

ratur abhängig sind. und Kresols (Mesamoll) 25 bis 35

(noch Komponente A)

Gewichtsprozent

Gemisch aralkylierter Phenole als

Alterangsschutz (KSM) 0,1 bis 1

Blei-2-n-Äthylhexanoat

(Octasoügen) 0,4 bis 1,8

Kreide 40 bis 50

Schwerspat 10 bis 20

Titandioxid 1 bis 5

Ruß 0,02 bis 2

Bariumtitanat 0,1 und 4

Komponente B

Höhermolekulares Polyisocyanat (Desmodur E 14)

Die Proben enthielten 0, 1 und 4 Gewichtsprozent BaTiO₃ (Dielektrizitätskonstante ε = etwa 1700). Sie wurden zwischen den Piattenebktroden einer kapazitiv heizenden HF-Anlage beheizt. Die Temperatur (Maximum der Temperaturkurve) wurde nach einer Heizperiode von 10 see mit einem Einstichtemperaturfühler (Thermistor) gemessen:

Tabelle 1 Versuchsproben

Spannung	Frequenz	Plattenabstand	Zeit
kV	MHz	mm	see
3	27	21	10
3	27	21	10
3	27	21	10

Temperatur °C

2 Komp. PU-Block ohne BaTiO₃ 2 Komp. PU-Block mit 1 % BaTiO₃ 2 Komp. PU-Block mit 4% BaTiO₃ 65 83 88

0, 1 und 4 Gewichtsprozent BaTiO₃ wurden in eine

Beispiel 2 HF-Anlage gebracht, und es wurden sowohl die

Erwärmung als auch die benötigte Aushärtungszeit

Die gemischten flüssigen Komponenten A und B bis zum Erreichen einer klebfreien Oberfläche geder Polyurethan-Dichtungsmasse des Beispiels 1 mit 30 messen:

Tabelle 2

Versuchsproben

Spannung Frequenz Plattenabstand Zeit

kV MHz mm see

Temperatur "C

Füssige Mischung	0%	BaTiO₃	in	Komp.	A	3
mit	1%	BaTiO₃	in	Komp.	A	3
mit	4%	BaTiO₃	in	Komp.	A	3
mit			B	e i s ρ i	el 3

Drei Mischungen der Komponenten A und B der PU-Dichtungsmasse des Beispiels 1 mit 0, 1 und 23 23

63 62 79

4 Gewichtsprozent BaTiO₃ in der Komponente A wurden in Produktionsversuchen in einer HF-Produktionsanlage ausgehärtet, und die Produktionsbedingungen werden ermittelt:

Tabelle 3

Versuchsproben	in Komp.	A	Spannung	Frequenz	nenten	Elektrodcnlänge Durchlaufzeit	1Ί0"	Aushärtung
	in Komp.	A	kV	MHz	cm	50"
Mit 0% BaTiO₃	in Komp.	A	5	27	250	45"	leicht klebrig
Mit 1 % BaTiO₃	Beis	ρ i e 1 4	4,5	27	250	B wurden im Verhältnis	klebfrei
Mit 4% BaTiO₃		4	27	250	klebfrei
			A und	10: 1 gemischt

Gemäß tier nachfolgend angegebenen Rahmen- Proben wurden dann zwischen den Elektroden einer rezeptur wurde eine spachtelfähige Zweikomponenten- HF-Anlage unter den nachfolgend angegebenen Polysulfid-Dichtungsmasse hergestellt, die Kompo- Bedingungen kapazitiv erwärmt.

Komponente A

Gewichtsprozent

Flüssiges Poly sulfidpol ymeres

(Thiokol) 35 bis 48

Phthalatweichmacher 3 bis 10

Thixotropierungspaste 4 bis 10

Titandioxid 8 bis 12

Kreide 18 bis 26

Alumosilikat 8 bis 15

Pyrogene Kieselsäure 0,4 bis 1,5

Haftvermittler 0,1 bis 2

Bariumtitanat 4

Komponente B

Gewichtsprozi

MnO₂ 20 bis 30

PbOj 2 bis IC

Phthalatweichmacher 40 bis 5C

Flammruß 0,5 bis 7

Kreide 15 bis 2f

Die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 4 zusammengefaßt. Tabelle 4

Ohne HF-Hzg. Mit HF-Beheitung ohne BaTiO, mit 4% BaTiO,

El. Spannung
Frequenz

Elektrodenabstand
Zeit

Temperatur 1
Temperatur 2
Temperaturdifferenz
Oberflächlich klebfrei
Shore-A-Härte nach 3 h
Shore-A-Härte nach 6 h
Shore-A-Härt:e nach 18 h

23°C
23°C

6 bis 8 h

28°

3KV	3KV	3KV	3KV
27MHz	27MHz	27MHz	27MHz
25 mm	25 mm	20 mm	20 mm
12 see	12 see	12 see	20 see
33°C	31,5⁰C	33⁰C	33⁰C
44° C	49⁰C	61°C	83⁰C
ire	17,5°C	28⁰C	5O⁰C
95'	60'	40'	6'
12°	18°	25°	26°
29°	37°	36°	36°

Claims

ferromagnetische oder elektrisch leitende Teilchen Patentansprüche: zusetzt; beides ist bereits bekannt, vergleiche die DT-AS 19 06 003. Die Anwendbarkeit der kapazitiven

1. Wännehärtbare, pigment- und/oder füllstoff- Hochfrcquenzerhitzung (oder auch dielektrischen Erhaltige Dichtungsmassen, dadurch gekenn- 5 hitzung) auf die Aushärtung von üblichen Dichtungszeichnet, daß sie für eine Härtung im hoch- massen ist dagegen auf Fälle beschränkt, in denen die frequenten elektrischen Wechselfeld neben gege- Dichtungsmasse ausreichend polare Verbindungen wie benenfalls vorhandenen üblichen Pigmenten und/ z. B. Wasser enthält, deren TJmorientierung im Wech- oder Füllstoffen elektrisch nichtleitende Pigmente selfeld zu einer Erwärmung der Masse führt. Die und/oder Füllstoffe enthalten, deren Dielektrizitäts- io kapazitive Hochfrequenzheizung findet zwar bereits konstante ε größer als 200 ist. für die Erwärmung elektrisch nicht oder nur sehr

2. Dichtungsmassen gemäß Anspruch 1, dadurch schlecht leitender Stoffe Anwendung, ?.. B. in Holzgekennzeichnet, daß sie Pigmente und/oder Füll- trocknungsanlage^ in der Medizin zur Heilbehandstoffe enthalten, deren Dielektrizitätskonstante e lung rheumatischer Erkrankungen (Diathermie) sowie zwischen 1000 und 20 000 liegt. 15 im Haushalt, wo HF-Öfen an Bedeutung immer mehr

3. Dichtungsmassen gemäß Anspruch 1 oder 2, gewinnen, weil die Nahrungsmittel auf Eiweiß- und dadurch gekennzeichnet, daß sie als Füllstoffe Kohlehydratbasis wegen ihrer relativ hohen Dipol- und/oder Pigmente Titanate, Zirkonate oder momente sich im HF-FeJd verhältnismäßig schnell Stannate des Magnesiums, Calciums, Strontiums, erwärmen und im ganzen Volumen durchgaren. Zur Bariums oder Bleis jeweils allein oder in Form ao Aushärtung von Dichtungsmassen hat die HF-Erhitvon Gemischen enthalten, welche eine Dielektrizi- zung dagegen bislang keine Anwendung gefunden. tätskonstante oberhalb von 200 aufweisen. Aus R. H ο u w i η k und G. Salomon, »Adhe-

4. Dichtungsmassen gemäß Anspruch 3, dadurch sion and Adhesives«, 2. Auflage, Band 2, S. 143 bis 148 gekennzeichnet, daß sie als Füllstoffe und/oder ist es lediglich bekannt, wäßrigen Holzleim mittels Pigmente gemischte Sinterprodukte mit BaTiO₃ 35 kapazitiver HF-Erhitzung zu härten, wobei für die als Hauptbestandteil enthalten. Durchführbarkeit der Wassergehalt des Leimes we-

5. Dichtun^smassen nach den Ansprüchen 1 sentlich ist; da im Verlauf der Aushärtung das Wasser bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie Basis- verdampft, sinkt die Dielektrizitätskonstante ab, was polymere und/oder Vernetzer und/oder Weich- gleichzeitig zur Verminderung der Energieabsorption macher und/oder Stabilisatoren enthalten, deren 30 führt. Zur Vermeidung der dadurch auftretenden ε tang <5-Werte möglichst hoch sind. Schwierigkeiten wurde vorgeschlagen, dem Holzleim

eine geringe Menge Ruß oder Aluminiumnocken zuzusetzen. Da es sich hierbei um elektrisch leitende

Stoffe handelt, werden jedoch die dielektrischen Eigen-

35 schäften des Holzleimes praktisch nicht verbessert. Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe

Die Erfindung betrifft plastische oder profilierte zugrunde, wärmevernetzbare, weitgehend lösungs-Massen, die unter Erwärmung beschleunigt zu einer mittel- und wasserfreie Dichtungsmassen zu entelastischen, elastoplastischen oder plastoelastischen wickeln, welche sich durch Hochfrequenzheizung Dichtung vernetzen und dabei ihren Endzustand nahe- 40 innerhalb kürzester Zeit aushärten lassen. Es wurde zu erreichen. gefunden, daß diese Aufgabe dadurch gelöst werden

Überwiegend finden zur Zeit selbsthärtende Dich- kann, daß man den Dichtungsmassen bestimmte tungsmassen Verwendung, welche am Ort ihrer An- elektrisch nichtleitende Pigmente und/oder Füllstoffe Wendung bei Raumtemperatur aushärten. Dabei sind zusetzt, deren Dielektrizitätskonstante oberhalb eines die Aushärtungszeiten verhältnismäßig lang, was bei 45 bestimmten Mindestwertes liegt,
kontinuierlichen Arbeitsverfahren erheblich ins Ge- Gegenstand der Erfindung sind demgemäß wärmewicht fällt. Die Aushärtezeit könnte durch Erhitzen härtbare, pigment-und/oder füllstoff haltige Dichtungsverkürzt werden, doch finden derartige Verfahren massen, welche dadurch gekennzeichnet sind, daß sie bislang kaum Anwendung, weil bei einer externen für eine Härtung im hochfrequenten elektrischen ' Erhitzung durch Wärmestrahlung auch das Substrat 50 Wechselfeld neben gegebenenfalls vorhandenen übmit erwärmt wird, was nicht nur zu erheblichen Wärme- liehen Pigmenten und/oder Füllstoffen elektrisch und Zeitverlusten führt, sondern bei wärmeempfind- nichtleitende Pigmente und/oder Füllstoffe enthalten, liehen Substraten, z. B. bei thermoplastischen Kunst- deren Dielektrizitätskonstante ε größer als 200 ist; stoffen, eine Schädigung des Substrats mit sich vorzugsweise liegt die Dielektrizitätskonstante zwischen bringen kann. 55 1000 und 20 000.

Es ist zwar bereits bekannt, die Erhitzung von Die erfindungsgemäß eingesetzten Stoffe sind vorKunststoffen, insbesondere von Dichtungsmassen, in zugsweise Sonderkeramiken, welche bislang ausder Weise durchzuführen, daß man an Stelle einer schließlich zur Herstellung von Keramikmikrokondenübüchen Wärmestrahlung zur Erhitzung ein magneti- satoren verwendet werden. Hierbei handelt es sich um sches oder elektrisches Wechselfeld einsetzt. Im ersteren 60 ein ausgesprochenes Spezialgebiet, welches keinerlei Fall, der sogenannten induktiven Heizung, werden Berührungspunkte mit der Herstellung härtbarer durch das magnetische Wechselfeld in einem elektrisch Dichtungsmassen selbst in Kenntnis allgemeiner leitenden oder ferromagnetischen Substrat Wirbel- elektrischer Gesetzmäßigkeiten keineswegs ohne weiströme induziert, welche zu einer Erhitzung führen. teres den Schluß ziehen konnte, derartige Werkstoffe Zur Wärmevernetzung von Dichtungsmassen kann 65 zur Lösung seines Problems zu verwenden,
dieser Effekt in der Weise ausgenutzt werden, daß Im Rahmen der vorliegenden Erfindung besonders

man die Dichtungsmasse entweder auf eine Unterlage bevorzugte Füllstoffe und/oder Pigmente sind die aus Metall aufbringt oder der Dichtungsmasse selbst Titanate, Zirkonate und Stannate der Erdalkalimetalle