DE3931139A1 - Verfahren zur kraftschluessigen ueberbrueckung von hohlraeumen - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur kraftschlüssigen Überbrückung von Hohlräumen z.B. für Justier-, Fixier-, Stütz- und/oder Befestigungszwecke.

Es ist bekannt, daß man Formkörper herstellen kann, in­ dem man eine nicht dimensionsstabile Schaumstoffmatrix mit speziellen Isocyanatgemischen belädt und diese unter Ausbildung von Feststoffen mit sich selbst oder mit Ver­ bindungen mit aktiven Wasserstoffatomen reagieren läßt (siehe DE-OS 20 37 613). Es ist nicht bekannt, daß man derartige Formkörper zur kraftschlüssigen Überbrückung von Hohlräumen einsetzen kann.

Bisher werden für Justier-, Fixier-, Stütz- und/oder Be­ festigungszwecke Montageschäume auf Polyurethanbasis verwendet. Diese Schäume haben die Nachteile, daß sie relativ langsam erhärten (d.h. bis zum Eintritt der Kraftschlüssigkeit relativ viel Zeit verstreicht), ein Treibmedium enthalten und in Druckbehältern aufbewahrt und daraus angewendet werden müssen.

Es wurde nun ein Verfahren zur kraftschlüssigen Über­ brückung von Hohlräumen gefunden, das dadurch gekenn­ zeichnet ist, daß man in den Hohlraum unter Kompression ein rückstellelastisches Schaumstoffmaterial einbringt, das mit einem härtbaren Reaktivsystem getränkt ist, und dieses anschließend aushärten läßt.

Als rückstellelastisches Schaumstoffmaterial kommen prinzipiell alle Schaumstofftypen mit rückstellelasti­ schem Verhalten in Frage. Sie können beispielsweise Raumgewichte im Bereich 10 bis 300 kg/m³ aufweisen. Bevorzugt haben sie Raumgewichte im Bereich 15 bis 150 kg/m³, besonders bevorzugt 40 bis 100 kg/m³.

Polyurethan-Weichschäume sind als rückstellelastisches Schaumstoffmaterial bevorzugt. Polyurethan-Weichschäume können z.B. hinsichtlich Raumgewicht, Härte, Zellgröße, Offenzelligkeit und Elastizität in weiten Bereichen variieren. Es kann sich dabei z.B. um Polyether-, Poly­ ester- und Mischtypen handeln, die z.B. als Heißschäume, Kaltschäume oder Blockschäume hergestellt worden sind. Die Offenzelligkeit solcher Schäume ist im allgemeinen ausreichend, um genügend härtbares Reaktivsystem aufneh­ men zu können. Gegebenenfalls können auch retikulierte Schaumstoffmaterialien, wie sie z.B. durch Walzen er­ hältlich sind, eingesetzt werden.

Außer Polyurethan-Weichschäumen können erfindungsgemäß auch andere rückstellelastische Schaumstoffmaterialien verwendet werden, beispielsweise Naturschwämme, Schwämme aus Gummi- oder Latexformulierungen, rückstellelastische Faserkörper aus organischen oder Mineralfasern oder rückstellelastische Körper aus Metalldrähten und/oder Metallfasern, Luffa-Schwämme, Asbestschäume, Silikon­ schäume, Phosphazenschäume, Schaumgummi, Tierhaar- Schwämme, Viskoseschwämme, PVC-Schäume, Polyolefin­ schäume oder rückstellfähige Watten aus den genannten Basismaterialien.

Das rückstellelastische Schaumstoffmaterial kann von beliebiger Form sein. Es kann beispielsweise kugel- oder eiförmig sein oder in Form von Platten, Quadern, Pris­ men, Zylindern, Profilen, Rohren, Hohlkörpern, Rollen, Dichtungen oder Bahnen vorliegen. Prismen, z.B. mit einem Seitenverhältnis 1 : 1 : 2, Eiformen und insbesondere Kugelformen sind bevorzugt, da sich diese besonders gut unter Kompression in Hohlräume einbringen lassen.

Das rückstellelastische Schaumstoffmaterial wird in das erfindungsgemäße Verfahren im allgemeinen in getrockne­ tem Zustand eingesetzt. Wenn es unmittelbar nach dem Tränken mit dem härtbaren Reaktivsystem ohne Zwischenlagerung zur erfindungsgemäßen kraftschlüssigen Überbrückung von Hohlräumen verwendet wird, kann es auch in nicht-getrocknetem Zustand eingesetzt werden.

Als härtbare Reaktivsysteme kommen beispielsweise solche in Frage, die unter dem Einfluß von Luft und/oder Wasser härten, wobei eine Härtung unter dem Einfluß von Wasser gegebenenfalls bereits mit Luftfeuchtigkeit erfolgen kann. Die härtbaren Reaktionssysteme sollen eine ausrei­ chende Fließfähigkeit und Verbundhaftung aufweisen, um mit dem Schaumstoffmaterial verarbeitbar zu sein. Sie enthalten vorzugsweise weniger als 1 Gew.-% flüchtige Bestandteile (Messung der flüchtigen Bestandteile: bei 20°C Erniedrigung des Druckes auf 16 mbar für 1 Stunde). Bei Lagerung unter Luft- und Wasserausschluß sollen diese Eigenschaften der Reaktivsysteme erhalten bleiben, bei Zutritt von Luft und/oder Wasser sollen sie in einen steifen, wenig oder nicht klebenden, nicht mehr fließfä­ higen und wenig verformbaren Zustand übergehen.

Erfindungsgemäß anwendbare Reaktivsysteme enthalten im allgemeinen Substanzen mit Molekulargewichten unter 10 000, vorzugsweise liegt das Molekulargewicht zwischen 200 und 6000. Als reaktive Zentren, die zum Aushärten mit Bestandteilen der Luft und/oder des Wassers z.B. unter Molekülvergrößerung oder Ausbildung eines polyme­ ren Netzwerkes reagieren können (gegebenenfalls erst bei Anwesenheit geeigneter Beschleuniger oder Aktivato­ ren), kommen beispielsweise in Frage:
C=C-Doppelbindungen, die mit Sauerstoff reagieren kön­ nen, SiOR- und Isocyanat-Gruppen, die mit Wasser bzw. Luftfeuchtigkeit reagieren können und Wasserglas, das mit Kohlendioxid reagieren kann. Reaktive Zentren und/ oder Beschleuniger können auch zunächst in verkappter Form vorliegen und erst durch die Einwirkung von Luft und/oder Wasser wirksam werden. Beispiele hierfür sind polymerisationsfähige ungesättigte Verbindungen, bei denen die Polymerisation durch ein Redoxsystem ausgelöst wird und der Luftsauerstoff eine Komponente des Redox­ systems darstellt und Systeme, die lsocyanat- und Ket­ imingruppen enthalten, bei denen aus den Ketimingruppen durch Einwirkung von Luftfeuchtigkeit reaktionsfähige Aminogruppen entstehen.

Beispielsweise kommen als erfindungsgemäß zu verwendende härtbare Reaktivsysteme in Frage:

• - Alkydharze, z.B. solche aus Glycerin, Phthalsäure und trocknenden ungesättigten Fettsäuren (z.B. Leinöl),
• - modifizierte Alkydharze, z.B. styrolisierte oder ure­ thanisierte Alkydharztypen,
• - sonstige, bei Sauerstoffzutritt härtende Lacksysteme,
• - Cyanacrylsäureester, z.B. solche aus Cyanacrylsäure und Alkoholen wie Ethanol, Butanol, Isooctanol, Cyclo­ hexanol, Glykol, Glycerin, Trimethylolpropan und Sorbit,
• - Malein-, Ithacon- und Fumarsäurepolyester, insbesonde­ re solche mit Polyalkylenglykolen, die gegebenenfalls geringe Mengen von Boralkylen, Aminen oder Sikkativen enthalten, so daß bei Sauerstoffzutritt polymerisa­ tionsauslösende Reaktionssysteme entstehen,
• - Silikone oder organische Grundkörper, die SiOR-Gruppen enthalten, welche bei Feuchtigkeitszutritt zu SiOH- Gruppen hydrolysieren, die durch Kondensation Si-O-Si- Verknüpfungen ergeben und
• - Polyisocyanate der verschiedensten Art, z.B. aliphati­ sche, araliphatische, heterocyclische und insbesondere aromatische Polyisocyanate und mit solchen Isocyanat­ gruppen end- und/oder seitenständig modifizierte Poly­ ester, Polyether, Polyole, Polyamide, Polyharnstoffe und Polyurethane.

Bevorzugt sind mit Feuchtigkeit härtende Typen, also Silikone und Polyisocyanate. Geeignete Silikone sind z.B. beschrieben in DE-OS 21 55 258, 21 55 259, 21 55 260 und 23 57 931, sowie in der GB-PS 14 20 858.

Als Polyisocyanate kommen auch Umsetzungsprodukte von Polyisocyanaten mit Verbindungen, die mindestens 2 gegenüber Isocyanat reaktionsfähige Wasserstoffatome besitzen, in Frage. Es kann sich hier z.B. um Amino­ gruppen, Thiolgruppen oder Carboxylgruppen aufweisende Verbindungen handeln, jedoch sind Wasser und nieder- und hochmolekulare Polyhydroxylverbindungen bevorzugt. Ge­ eignete hochmolekulare Polyhydroxylverbindungen sind z.B. mindestens 2, vorzugsweise 2 bis 4 Hydroxylgruppen aufweisende Polyester, Polyether, Polythioether, Poly­ acetale, Polycarbonate, Polyesteramide, Polyamine und Polyalkylenpolyamine.

Hydroxylgruppen aufweisende Polyester sind z.B. Umset­ zungsprodukte von mehrwertigen, vorzugsweise zweiwerti­ gen und gegebenenfalls zusätzlich dreiwertigen Alkoho­ len, mit mehrwertigen, vorzugsweise zweiwertigen, Carbonsäuren. Anstelle der freien Carbonsäuren können auch Polycarbonsäureanhydride oder Polycarbonsäureester von niedrigen Alkoholen oder deren Gemische zur Herstel­ lung von Polyestern verwendet worden sein. Die Polycar­ bonsäuren können dabei von aliphatischer, cycloaliphati­ scher, aromatischer und/oder heterocyclischer Art und gegebenenfalls substituiert sein, z.B. durch Halogen­ atome. Sie können auch ungesättigt sein. Als Beispiele seien genannt: Bernsteinsäure, Adipinsäure, Korksäure, Azelainsäure, Sebacinsäure, Phthalsäure, Isophthalsäure, Trimellithsäure, Phthalsäureanhydrid, Tetrahydrophthal­ säureanhydrid, Hexahydrophthalsäureanhydrid, Tetrachlor­ phthalsäureanhydrid, Endomethylentetrahydrophthalsäure­ anhydrid, Glutarsäureanhydrid, Maleinsäure, Maleinsäure­ anhydrid, Fumarsäure und dimere und trimere Fettsäuren wie Ölsäure, gegebenenfalls in Mischung mit monomeren Fettsäuren. Als Beispiele für mehrwertige Alkohole seien genannt: Ethylenglykol, Propylenglykol-1,2 und -1,3, Butylenglykol-1,4 und -2,3, Hexandiol-1,6, Octandiol- 1,8, Neopentylglykol, Bis-hydroxymethylcyclohexan, 2- Methyl-1,3-popandiol, Glycerin, Trimethylolpropan, Hexantriol-1,2,6, Butantriol-1,2,4, Trimethylolethan, Pentaerythrit, Chinit, Mannit, Sorbit, Methylglykosid, Diethylenglykol, Triethylenglykol, Tetraethylenglykol, Polyethylenglykole, Dipropylenglykol, Polypropylengly­ kole, Dibutylenglykol und Polybutylenglykole.

Die Hydroxylgruppen aufweisenden Polyester können antei­ lig endständige Carboxylgruppen aufweisen. Auch Poly­ ester aus Lactonen, z.B. ε-Caprolacton oder Hydroxycar­ bonsäuren, z.B. α-Hydroxycapronsäure, sind einsetzbar.

Geeignete Hydroxylgruppen aufweisende Polyether können z.B. 2 bis 8, vorzugsweise 2 bis 3 Hydroxylgruppen auf­ weisen. Solche Polyether sind z.B. durch Polymerisation von Epoxiden wie Ethylenoxid, Propylenoxid, Butylenoxid, Tetrahydrofuran, Styroloxid oder Epichlorhydrin mit sich selbst, z.B. in Gegenwart von BF₃, oder durch Anlagerung dieser Epoxide, gegebenenfalls im Gemisch oder nachein­ ander, an Startkomponenten mit reaktionsfähigen Wasser­ stoffatomen wie Wasser, Alkohole oder Amine, z.B. Ethy­ lenglykol, Propylenglykol-1,3 oder -1,2, Trimethylolpro­ pan, 4,4′-Dihydroxydiphenylpropan, Anilin, Ammoniak, Ethanolamin, Diethanolamin, Triethanolamin, Ethylen­ diamin und alkoxyliertes Ethylendiamin erhältlich. Auch Sucrosepolyether (siehe z.B. DE-AS 11 76 358 und 10 64 938) kommen in Frage.

Durch Vinylpolymerisate mo­ difizierte Polyether, wie sie z.B. durch Polymerisation von Styrol und Acrylnitril in Gegenwart von Polyethern entstehen (siehe z.B. US-PS 33 83 351, 33 04 273, 35 23 093 und 31 10 695 und DE-PS 11 52 536) sind eben­ falls geeignet, ebenso OH-Gruppen aufweisende Polybuta­ diene.

Als Hydroxylgruppen enthaltende Polythioether seien ins­ besondere die Kondensationsprodukte von Thiodiglykol mit sich selbst und/oder mit anderen Glykolen, Dicarbonsäu­ ren, Formaldehyd, Aminocarbonsäuren oder Aminoalkoholen angeführt. Je nach den Co-Komponenten handelt es sich dabei um Polythiomischether, Polythioetherester oder Polythioetheresteramide.

Als Hydroxylgruppen enthaltende Polyacetale kommen z.B. die aus Glykolen wie Ethylenglykol, Triethylenglykol, 4,4′-Dioxethoxy-diphenyldimethylmethan, Hexandiol und Formaldehyd herstellbaren Verbindungen in Frage. Auch durch Polymerisation cyclischer Acetale lassen sich ge­ eignete Polyacetale herstellen.

Als Hydroxylgruppen aufweisende Polycarbonate kommen z.B. die durch Umsetzung von Diolen wie Propandiol-1,3, Butandiol-1,4, Hexandiol-1,6, Diethylenglykol, Triethy­ lenglykol und/oder Tetraethylenglykol mit Diarylcarbo­ naten, z.B. Diphenylcarbonat, oder Phosgen, herstellba­ ren in Frage.

Zu den Hydroxylgruppen aufweisenden Polyesteramiden und Polyamiden zählen z.B. die aus mehrwertigen gesättigten und ungesättigten Carbonsäuren oder deren Anhydriden und mehrwertigen gesättigten oder ungesättigten Aminoalkoho­ len, Diaminen, Polyaminen und ihren Mischungen gewinnba­ ren, vorwiegend linearen Kondensate.

Auch bereits Urethan- oder Harnstoffgruppen enthaltende Polyhydroxylverbindungen und gegebenenfalls modifizierte natürliche Polyole wie Rizinusöl, Kohlehydrate oder Stärke sind als Polyhydroxylverbindungen verwendbar, ebenso Anlagerungsprodukte von Alkylenoxiden an Phenol- Formaldehyd-Harze oder an Harnstoff-Formaldehyd-Harze.

Weitere Beispiele für höhermolekulare Polyhydroxylver­ bindungen sind z.B. in High Polymers, Vol. XVI, "Poly­ urethanes, Chemistry and Technology", verfaßt von Saun­ ders-Frisch, Interscience Publishers, New York - London, Band I (1962), Seiten 32 bis 42 und 44 bis 54 und Band II (1964), Seiten 5 bis 6 und 198 bis 199 und im Kunst­ stoff-Handbuch, Band VII, Carl-Hanser-Verlag München, (1966), z.B. auf den Seiten 45 bis 71, beschrieben.

Als niedermolekulare Polyhydroxylverbindungen kommen beispielsweise die oben als Ausgangskomponente für die Polyesterherstellung erwähnten mehrwertigen Alkohole in Betracht.

Polyisocyanate, die im erfindungsgemäßen Verfahren als Einkomponenten-Reaktivsystem als solche oder in Form ih­ rer Umsetzungsprodukte mit den eben genannten Polyhy­ droxylverbindungen oder im Gemisch damit eingesetzt wer­ den können, können aliphatisch, cycloaliphatisch, arali­ phatisch, aromatisch und/oder heterocyclisch sein. Eine Beschreibung solcher Polyisocyanate findet sich z.B. bei W. Siefgen in Justus Liebig Annalen der Chemie 562, Seiten 75 bis 136. Beispielsweise seien hier genannt Ethylendiisocyanat, 1,4-Tetramethylendiisocyanat, 1,6- Hexamethylendiisocyanat, 1,12-Dodecandiisocyanat, Cyclo­ butan-1,3-diisocyanat, Cyclohexan-1,3- und -1,4-diiso­ cyanat sowie beliebige Gemische dieser Isomeren, 1-Iso­ cyanato-3,3,5-trimethyl-5-isocyanatomethyl-cyclohexan (DE-AS 12 02 785), 2,4- und 2,6-Hexahydrotoluylendiiso­ cyanat sowie beliebige Gemische dieser Isomeren, Hexa­ hydro-1,3- und/oder -1,4-phenylen-diisocyanat, Perhydro­ 2,4′- und/oder -4,4′-diphenylmethandiisocyanat, 1,3- und 1,4-Phenylendiisocyanat, 2,4- und 2,6-Toluylendiiso­ cyanat sowie beliebige Gemische dieser Isomeren, Diphe­ nylmethan-2,4- und/oder -4,4-diisocyanat, Naphthylen- 1,5-diisocyanat, Triphenylmethan-4,4′,4′′-triisocyanat, Polyphenyl-polymethylen-polyisocyanate wie sie durch Anilin-Formaldehyd-Kondensation und anschließende Phos­ genierung erhältlich sind (GB-PS 8 74 430 und 8 48 670), perchlorierte Arylpolyisocyanate (DE-AS 11 57 601), Carbodiimidgruppen aufweisende Polyiso­ cyanate (DE-PS 10 92 007), die in der US-PS 34 92 330 beschriebenen Diisocyanate, Allophanatgruppen aufwei­ sende Polyisocyanate (GB-PS 9 94 890, BE-PS 7 61 626 und der veröffentlichten holländischen Patentanmeldung Nr. 71/02 524), Isocyanuratgruppen aufweisende Polyisocyana­ te (DE-PS 10 22 789, 12 22 067 und 10 27 394 und DE- OS 19 29 034 und 20 04 048), Urethangruppen aufwei­ sende Polyisocyanate (BE-PS 7 52 261, US-PS 33 94 164), acylierte Harnstoffgruppen aufweisende Polyisocyanate (DE-PS 12 30 778), Biuretgruppen aufweisende Polyiso­ cyanate (DE-PS 11 01 394, GB-PS 8 89 050 und FR-PS 70 17 514), die z.B. in der BE-PS 7 23 640 beschriebenen durch Telomerisationsreaktionen herstellbaren Polyiso­ cyanate, Estergruppen aufweisende Polyisocyanate (GB- PS 9 56 474 und 10 72 956, US-PS 35 67 763 und DE-PS 12 31 688) und Umsetzungsprodukte der obengenannten lso­ cyanate mit Acetalen (DE-PS 10 72 385).

Von besonderem Interesse für das erfindungsgemäße Ver­ fahren sind nicht flüchtige aliphatische und insbeson­ dere technisch gut zugängliche aromatische Polyisocyana­ te, Isocyanatprepolymere und deren Mischungen sowie Rückstandsisocyanate, wie sie bei der destillativen Aufarbeitung von Reaktionsgemischen zur technischen Herstellung von Diisocyanaten anfallen. Diese Polyiso­ cyanate können gegebenenfalls Tenside und/oder verkappte oder sonstige Aktivatoren enthalten, z.B. metallorgani­ sche Katalysatoren wie Zinkoctoat, oder tertiäre Amine.

Besonders bevorzugt sind Polyisocyanate, die durch Phos­ genierung von Anilin-Formaldehyd-Kondensaten, durch (An-)Trimerisierung von Polyisocyanaten oder durch Um­ setzung von Polyisocyanaten mit Wasser oder Polyolen unter Bedingungen erhalten werden, bei denen Polyiso­ cyanate mit Urethan-, Biuret-, Isocyanurat- oder Allo­ phanatstrukturen entstehen und solche Polyisocyanate enthaltende Gemische. Es ist im allgemeinen vorteilhaft, im erfindungsgemäßen Verfahren Gemische verschiedener Polyisocyanattypen einzusetzen, da sie häufig bei Raum­ temperaturen fließfähige Mischungen darstellen.

Die verschiedenen genannten Isocyanat-Gruppen aufweisen­ den Verbindungen lassen sich durch Reaktion mit Wasser oder Luftfeuchtigkeit vernetzen und damit aushärten, wobei gegebenenfalls unter CO₂-Abspaltung auch ein Aufschäumen eintreten kann.

Das rückstellelastische Schaumstoffmaterial und/oder das härtbare Reaktivsystem können gegebenenfalls flammhem­ mend, bakterizid, korrosionshemmend oder mit sonstigen Wirkstoffen ausgerüstet sein. Dem härtbaren Reaktiv­ system können gegebenenfalls Verdünnungsmittel, Tenside, Farbgeber, Fließhilfsmittel, Aromastoffe, Stabilisato­ ren, Klebemittel oder Haftungsverminderer z.B. auf Sili­ konbasis und/oder Härtungskatalysatoren, hinzugefügt sein.

Pro Liter rückstellelastisches Schaumstoffmaterial kann beispielsweise mit 50 bis 500 g härtbarem Reaktivsystem getränkt werden. Vorzugsweise beträgt diese Menge 100 bis 300 g.

Das Schaumstoffmaterial kann im erfindungsgemäßen Ver­ fahren gegebenenfalls mit dem Reaktionssystem übersät­ tigt werden, so daß es auch die Zwischenräume zwischen den Zellstegen völlig ausfüllt und schon bei geringem Druck aus dem Schaumstoffmaterial austritt. Das Schaum­ stoffmaterial kann auch mit so wenig von dem Reaktiv­ system getränkt sein, daß ein Teil der oder die gesamten inneren Oberflächen des Schaumstoffmaterials, z.B. nur die Zellwände und/oder nur die Füllstoffteilchen, gerade benetzt oder gequollen sind. Während im ersten Falle im allgemeinen sehr stabile Endprodukte entstehen, sind im letzteren Falle die Schaumstoffmaterialien nach der Här­ tung noch weitgehend durchlässig für Luft, Flüssigkeiten oder Stäube. Durch Variation der Mengen Reaktivsystem lassen sich die Eigenschaften der erfindungsgemäß zur kraftschlüssigen Überbrückung von Hohlräumen verwendeten Materialien leicht beliebig steuern.

Vorzugsweise wird das Schaumstoffmaterial mit dem härt­ baren Reaktivsystem ganz durchimprägniert und anschlie­ ßend, z.B. mit einer Presse oder Walze abgequetscht, damit es nicht tropft. Gegebenenfalls kann man das Schaumstoffmaterial auch nur teilweise oder nur ober­ flächlich mit dem Reaktivsystem beschichten oder benet­ zen.

Um besondere Versteifungs-, Haftungs- oder Durchlässig­ keitseffekte zu erzielen, kann das Schaumstoffmaterial auch partiell getränkt oder beschichtet werden. Es ist auch möglich, z.B. einen Schaumstoffblock im lnneren oder nur auf zwei gegenüberliegenden Seiten zu tränken oder zu beschichten oder das Schaumstoffmaterial nur bis zu einer gewissen Tiefe oder nur an einer oder zwei oder mehreren Flächenseiten mit dem Reaktivsystem zu tränken.

In manchen Fällen kann es zweckmäßig sein, das Schaum­ stoffmaterial vor oder nach dem Tränken mit dem Reaktiv­ system noch mit anderen Stoffen zu imprägnieren oder zu beschichten, z.B. um ein tieferes Eindringen des Reak­ tivsystems zu verhindern, um es zu modifizieren und/oder um das eingebrachte Reaktivsystem vor mechanischen oder Umwelteinflüssen zu schützen.

Bevorzugt weisen die mit einem härtbaren Reaktivsystem getränkten und beschichteten Schaumstoffmaterialien bei guter Lager-Stabilität noch eine gewisse Durchlässigkeit auf, um gegebenenfalls dem zur Härtung des Reaktiv­ systems benötigten Wasser oder den dazu benötigten Be­ standteilen der Luft einen schnellen Zutritt auch in tiefere Schichten des Schaumstoffmaterials zu ermög­ lichen. Dies kann beispielsweise durch partielle Trän­ kung oder Beschichtung des Schaumstoffmaterials - etwa in Form eines Musters - oder durch die Anwendung einer relativ kleinen Menge des härtbaren Reaktivsystems er­ reicht werden.

Das Tränken oder Beschichten mit dem Reaktivsystem kann nach konventionellen Methoden erfolgen, z.B. mit Rakeln, durch Walken, durch Aufsaugen lassen, durch Besprühen, durch Bedrucken, nach Umkehrverfahren oder nach Injek­ tionsverfahren. Dabei kann das Reaktivsystem gegebenen­ falls in Lösung vorliegen. Im Falle ausreichend niedri­ ger Viskosität, gegebenenfalls bei erhöhter Temperatur, kann das Reaktivsystem auch unverdünnt vorliegen. Das Tränken mit unverdünntem Reaktivsystem ist bevorzugt. Gegebenenfalls kann man das mit dem Reaktivsystem ge­ tränkte Schaumstoffmaterial abquetschen, z.B. auf Wal­ zen, oder abzentrifugieren, um Tropffreiheit und/oder bestimmte Mengenverhältnisse von Reaktivsystem zu Schaumstoffmaterial zu gewährleisten.

Falls lösungsmittelhaltige Reaktivsysteme verwendet wer­ den, sollten diese vorzugsweise spätestens nachdem sie auf das Schaumstoffmaterial aufgebracht worden sind, vom Lösungsmittel befreit werden, z.B. durch eine Vakuumbe­ handlung.

Grundsätzlich kann man die Tränkung mit dem Reaktiv­ system vor Ort vornehmen, d.h. unmittelbar bevor das getränkte Schaumstoffmaterial unter Kompression in den kraftschlüssig zu überbrückenden Hohlraum eingebracht und dann, vorzugsweise unter dem Einfluß von Luft und/ oder Wasser, die Aushärtung eingeleitet wird. Es ist jedoch bevorzugt, die Tränkung des rückstellelastischen Schaumstoffmaterials in größeren Partien und zentral vorzunehmen. Dabei ist es dann vorteilhaft, das Schaum­ stoffmaterial je nach Art des verwendeten härtbaren Reaktivsystems in einer möglichst trockenen, Sauerstoff- und/oder CO₂-freien Atmosphäre (z.B. unter Stickstoff oder Edelgasen, im Falle nur wasser- oder sauerstoffhär­ tender Systeme auch unter CO₂) in geschlossenen Vorrich­ tungen zu tränken und bis zur Applikation zur kraft­ schlüssigen Überbrückung von Hohlräumen unter Luft- und Feuchtigkeitsausschluß, z.B. unter Schutzgas, aufzube­ wahren.

Dazu kann man z.B. einzelne oder mehrere oder eine grö­ ßere Anzahl mit Reaktivsystemen getränkter Schaumstoff­ teile in beschichtete Aluminiumfolien oder wenig gas­ durchlässige Kunststoffolien einschweißen oder in gut verschließbaren, gegebenenfalls mit einer abdichtenden Entnahmevorrichtung versehenen Kunststoff- oder Metall­ behältern oder -dosen verwahren. Der Verpackung können gegebenenfalls Trockenmittel beigegeben werden z.B. Calciumoxid oder Zeolithe.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung er­ folgt das Tränken mit dem Reaktivsystem, indem Schaum­ stoffmaterial und Reaktivsystem in ein als Verpackung vorgesehenes Behältnis, z.B. einen Polyolefin-Folien­ beutel, einbringt und die Imprägnierung vor oder nach dem Schließen des Behältnisses, z.B. durch Walken oder durch die Wirkung von Kapillarkräften, vornimmt.

Zur erfindungsgemäßen kraftschlüssigen Überbrückung von Hohlräumen bringt man die wie vorstehend beschrieben mit einem härtbaren Reaktivsystem getränkten und gegebenen­ falls zwischengelagerten Schaumstoffmaterialien in mehr oder weniger stark komprimiertem Zustand in den jeweili­ gen Hohlraum ein. Dort schmiegen sie sich infolge ihrer Rückstellelastizität an, klemmen sich fest und werden dann, z.B. durch die Gegenwart von Luft oder Wasser aus­ gehärtet, wobei zunächst nur eine geringe und proviso­ rische, im Verlauf des Härtungsprozesses zunehmend festere und dauerhaftere Kraftschlüssigkeit eintritt. Die Härtungscharakteristik, z.B. hinsichtlich Abbinde­ zeit und erreichbarer Endhärte, kann z.B. durch Varia­ tion der Art und/oder Menge des härtbaren Reaktivsystems und/oder der verwendeten Härter (z.B. Wasser, Luftfeuch­ tigkeit, Sauerstoff oder Kohlensäure, gegebenenfalls in Kombination mit Beschleunigern oder Aktivatoren und/oder in Verbindung mit verkappten Beschleunigern) in weiten Grenzen eingestellt werden. Die Abbindezeit kann im Be­ reich von wenigen Minuten bis zu einigen Tagen, z.B. im Bereich 3 Min. bis 5 Tagen liegen. lnsbesondere mit Luftfeuchtigkeit und Wasser zu härtende Reaktivsysteme auf Isocyanat-Basis lassen sehr weitgehende Variationen der Härtezeiten zu. Beispielsweise kann man das mit einem reaktiven Isocyanatsystem getränkte Schaumstoff­ material einfach mit der Luftfeuchte langsam im Verlauf von Stunden und Tagen durchhärten lassen oder es vor der Applikation, z.B. von Hand (mit Schutzhandschuhen) in einen Eimer mit Wasser tauchen und mit Wasser tränken und ausquetschen und dann komprimieren und in den Hohl­ raum einbringen oder nach dem Einbringen in den Hohlraum mit etwas Wasser besprühen, worauf es im Minutenbereich erhärtet.

Gemäß einer bevorzugten Verfahrensweise kann man aber auch das mit dem Reaktivsystem getränkte Schaumstoff­ material in einer flexiblen Weichpackung, z.B. aus Folienmaterial, bereitstellen und diese Verpackung so gestalten, daß in sie unmittelbar vor der Verwendung eine gewisse Wassermenge eingebracht und in das Schaum­ stoffmaterial eingeknetet werden kann. Dieses kann dann entweder aus der Packung genommen und erfindungsgemäß verwendet werden. Es kann auch zusammen mit der Ver­ packung unter Kompression am Bestimmungsort eingesetzt werden, wo es dann bei Wasserzusatz aushärtet. Letztere Verfahrensweise hat den Vorteil, daß nicht nur sehr sauber, sondern auch ohne Schutzhandschuhe gearbeitet werden kann.

Es wurde überraschend beobachtet, daß in vielen Fällen das mit dem Reaktivsystem getränkte und mit Wasser ver­ sehene Schaumstoffmaterial im unkomprimierten Zustand wesentlich weniger reaktiv war als im komprimierten Zustand, so daß das Material z.B. nach Applikation in einer Fuge relativ schnell erhärtete, während es außer­ halb der Fuge noch längere Zeit gut handhabbar war.

Auf die erfindungsgemäße Weise kann man die verschie­ densten Problemstellungen lösen. Man kann z.B. irgend­ welche Elemente, z.B. Konstruktionselemente, gegenseitig abstützen und/oder befestigen, indem man den zwischen den Elementen befindlichen Hohlraum gemäß der Erfindung ganz oder teilweise kraftschlüssig überbrückt. Z.B. kann man so zunächst provisorisch und noch korrigierbar, dann dauerhaft und fest Fensterbänke, Türzargen oder Fenster­ rahmen in Mauerwerk oder im Verpackungs- und Transport­ bereich einen Behälter in einen anderen Behälter justie­ ren und fixieren. Beispielsweise kann das erfindungsge­ mäße Verfahren für Justier-, Fixier-, Stütz- und/oder Befestigungszwecke in den verschiedensten Arbeitsberei­ chen wie Hochbau, Tiefbau, Kulissenbau, Karosseriebau, Verpackungswesen, Transportsicherung, Installationen und im Design-Bereich verwendet werden. Neben den obenge­ nannten Beispielen aus dem Hochbau sind auch die Fixie­ rung von Kabeln in Kabeldurchführungen, von Rohrleitun­ gen gegeneinander oder in Schotts und von Behältern oder sonstigen Hohlkörpern ineinander und Montagehilfen im Fertigbau wichtige Anwendungsmöglichkeiten des erfin­ dungsgemäßen Verfahrens.

Von besonderem Interesse ist ein Verfahren zur Herstel­ lung von Befestigungsvorrichtungen für den Montagebe­ reich, z.B. den baulichen oder packtechnischen Einsatz durch Abstützung der zu stützenden Teile mit einem oder mehreren zunächst rückstellelastischen, zusammengepreß­ ten Schaumstoffkörpern, die mit 30 bis 300 Gew.-%, be­ zogen auf das Schaumstoffgewicht, eines aromatischen Polyisocyanates vom MDI-Typ oder eines freie Isocyanat­ gruppen aufweisenden NCO-Präpolymeren auf Basis von aro­ matischen Polyisocyanaten und tertiären Aminstickstoff aufweisenden Polyolen imprägniert sind, wobei die Prä­ polymeren einen NCO-Gehalt von 5 bis 30 Gew.-% und einen Gehalt an tertiärem Aminstickstoff von 0,05 bis 2,5 Gew.-% aufweisen und gegebenenfalls in Kombination mit gegenüber Isocyanaten nicht reaktiven Tensiden oder Emulgatoren, z.B. veresterten oder cyanethylierten Ethoxylierungsprodukten von Phenolen vorliegen, und wobei die imprägnierten Schaumstoffmaterialien unmit­ telbar vor ihrer Anwendung mit Wasser getränkt und anschließend gegebenenfalls abgequetscht werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren vermeidet die Nachteile bekannter Montagehilfen, ist einfach und schmutzfrei durchzuführen und durch seine Variabilität praktisch allen Anforderungen anpaßbar.

Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung. Die an­ gegebenen Teile und Prozente beziehen sich, sofern nicht anders angegeben, auf das Gewicht.

Beispiele Verwendete Schaumstoffmaterialien

Technisch üblicher Polyurethan-Schaumstoff, hergestellt indem die folgenden Komponenten miteinander intensiv vermischt wurden:
100 Teile eines Polyethers, der durch Anlagerung von 87% Propylenoxid und 13% Ethylenoxid an Trimethylol­ propan erhalten worden war (OH-Zahl: 35),
2,3 Teile Wasser,
0,15 Teile Triethylendiamin,
0,35 Teile Zinn(II)-dioctoat,
1,00 Teile Schaumstabilisator (Polyetherpolysiloxan),
4 Gew.-Teile Monofluortrichlormethan und
4,8 Gew.-Teile Toluylendiisocyanat (80% 2,4′- und 20% 2,6′-Isomeres).

Es entstand ein zu ca. 85% offenzelliges Polyurethan- Weichschaummaterial mit einem Raumgewicht von 55 kg/m³.

Härtbare Reaktivsysteme

• A) Alkydharz aus 62% Sojaölfettsäure, 19% Pentaery­ thrit und 29% Phthalsäure, das noch 3 Teile Kal­ ziumoctoat, 1 Teil Kobaltoctoat und 2,5 Teile Blei­ octoat auf 100 Teile des Harzes enthielt.
• B) Biuretpolyisocyanat, das gemäß Beispiel 2 der DE-OS 23 08 015 durch Umsetzung von 11 Mol Hexamethylen­ diisocyanat und 1 Mol tert.-Butylalkohol bei 175°C hergestellt wurde. Das Produkt enthielt 23,3% NCO und besaß eine Viskosität von 2800 cP bei 20°C. Vor der Applikation auf das Schaumstoffmaterial wurden noch 6 Teile Zinn(II)-octoat auf 100 Teile Polyiso­ cyanat zugesetzt.
• C) Mischung aus 100 Gew.-Teilen technischem Diphenyl­ methan-4,4′-diisocyanat (NCO-Gehalt ca. 30%) und 10 Teilen Polyethylenglykol (Molekulargewicht ca. 480) und 0,5 Teilen N-Dimethyl-benzylamin.
• D) Polyesterurethan mit einem durchschnittlichen Mol­ gewicht von 2900 und endständigen Si-(OC₂H₅)₃-Grup­ pen. Das Polyesterurethan wurde hergestellt durch Umsetzung eines NCO-Prepolymeren aus 1 Mol Adipin­ säure-ethylenglykolpolyester (OH-Zahl: 56) und 2 Mol Hexamethylendiisocyanat mit 2 Mol N-Cyclo­ hexyl-aminomethyltriethoxysilan.
• E) NCO-Prepolymeres aus a) einem Phosgenierungs-Pro­ dukt eines Anilin-Formaldehyd-Kondensates mit 30 Gew.-% NCO-Gruppen und einer Viskosität von 200 cP bei 25°C und b) einem durch Propoxylierung von Triethanolamin erhaltenem Trihydroxypolyether der OH-Zahl 146 und mit einer Viskosität von 1200 cP bei 25°C im Gewichtsverhältnis a) : b) = 3 : 1 (Gehalt an tertiärem Stickstoff: 0,3%, freie NCO- Gruppen: 18,7%, Viskosität: 21 300 cP bei 25°C).
• F) NCO-Gruppen enthaltendes Prepolymer aus a) einem Phosgenierungsprodukt eines Anilin-Formaldehyd-Kon­ densates mit ca. 30% NCO-Gruppen und einer Vis­ kosität von 100 cP bei 25°C und b) einem durch Propoxylierung von Ethylendiamin erhaltenem Poly­ ether des Molekulargewichts 1140 und einer OH-Zahl von 196 im Gewichtsverhältnis a) : b) = 4 : 1 (Visko­ sität des Prepolymers 15 400 cP bei 25°C, freies NCO: 20,4%, tertiärer Stickstoff: 0,24%) herge­ stellt.
• G) In 100 Teilen technischem Diphenylmethan-4,4′-di­ isocyanat wurden 100 Teile des Methylethers eines Anlagerungsproduktes von 10 Mol Ethylenoxid an lso­ nonylphenol und 0,5 Teile Dimethylbenzylamin ge­ löst.

Beispiel 1

Aus dem wie oben hergestellten Polyurethan-Weichschaum wurden 7 Prismen mit den Abmessungen 10×10×20 cm ge­ schnitten, diese jeweils 2mal durch einen Doppelwalzen­ stuhl gegeben und dann einzeln mit den Reaktivsystemen A) bis G) homogen durchimprägniert, indem jeweils 200 g des Reaktivsystems eingeknetet wurden. Das Einkneten wurde in einem mit trockenem Stickstoff gefüllten Mani­ pulator durchgeführt. Dort wurden die imprägnierten Schaumstoffprismen jeweils in ein Säckchen aus Polyole­ fin-kaschierter Aluminiumfolie eingesiegelt.

Die verschiedenen Prismen behielten ihre Rückstellela­ stizität in den Verpackungen über mehr als 6 Monate bei 20°C bei. Dann wurden die Prismen, die um etwa 1,2 cm Kantenlänge aufgequollen waren, aus den Packungen genom­ men und waagerecht zwischen zwei Fichtenholzbretter mit einem Abstand von 10 cm eingeklemmt, so daß eine Verkür­ zung der Prismen um 50% erfolgte (= Kompression).

Diese Einspannung wurde 4 Wochen in der so vorgegebenen Position belassen bei freiem Zutritt von Raumluft und 20°C sowie einer Luftfeuchtigkeit von 65% rel. Während die Schaumstoffprismen noch nach 1 Stunde ihre Rück­ stellelastizität beibehalten hatten, waren sie nach 4 Wochen hart und fest geworden und stellten eine bün­ dige Abstützung der Bretter gegeneinander dar, die nicht mehr korrigierbar war. Die Stützprismen waren kein rückstellelastisches Verbindungselement mehr, sondern eine kraftschlüssige feste Abstützung der Bretter gegen­ einander.

Beispiel 2

Ein Schaumstoffprisma, hergestellt und mit dem Reaktiv­ system G) imprägniert wie im Beispiel 1 angegeben, wurde der Verpackung entnommen, manuell in einem Wasserbehäl­ ter untergetaucht und 2mal durch Quetschen mit Wasser getränkt und ausgedrückt. Dann wurde das Prisma wie in Beispiel 1 zwischen Fichtenbretter eingequetscht. Etwa 5 Minuten lang war das Prisma elastisch handhabbar, dann setzte unter Erwärmung eine Härtungsreaktion ein, die nach 15 Minuten weitgehend beendet war. Aus der elasti­ schen Verbindung und gegenseitigen Abstützung der Bret­ ter war eine kraftschlüssige Fixierung im vorgegebenen Abstand geworden.

Beispiel 3

Eine Türzarge wurde in den dafür vorgesehenen Durchbruch im Ziegelmauerwerk eingeschoben. Zwischen Mauerwerk und Zarge klaffte ein Spalt mit einer durchschnittlichen Breite von 4 cm.

Aus einem Sortiment von Polyurethan-Weichschaumstoffbäl­ len mit Durchmessern von 2 bis 10 cm, die mit 100 g/l mit dem Reaktivsystem F) imprägniert worden waren, wurden geeignete Größen ausgewählt, kurz unter Wasser gehalten, ausgequetscht und dann unter Verwendung von Schutzhandschuhen an geeigneten Stellen zwischen Zarge und Mauerwerk unter Kompression eingeklemmt. So wurde die Zarge gegen das Mauerwerk abgestützt und justiert. Die Justierung konnte 5 Minuten lang korrigiert werden. Dann erstarrten die Schaumstoffbälle und gingen vom ela­ stischen in den harten Zustand über. Nach etwa 10 Minu­ ten konnte die Zarge benutzt, z.B. weiter verbaut wer­ den, ohne daß die Justierung gefährdet wurde.

Claims (10)

1. Verfahren zur kraftschlüssigen Überbrückung von Hohlräumen, dadurch gekennzeichnet, daß man in den Hohlraum unter Kompression ein rückstellelastisches Schaumstoffmaterial einbringt, das mit einem härt­ baren Reaktivsystem getränkt ist, und dieses an­ schließend aushärten läßt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das rückstellelastische Schaumstoffmaterial ein Raumgewicht im Bereich 10 bis 300 kg/m³ aufweist.

3. Verfahren nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Schaumstoffmaterial aus Polyure­ thanweichschäumen, Naturschwämmen, Schwämmen aus Gummi- oder Latexformulierungen, rückstellelasti­ schen Faserkörpern aus organischen oder anorgani­ schen Mineralfasern oder rückstellelastische Körper aus Metalldrähten und/oder Metallfasern, Luffa- Schwämmen, Asbestschäumen, Silikonschäumen, Phos­ phazenschäumen, Schaumgummi, Tierhaar-Schwämmen, Viskoseschwämme, PVC-Schäumen, Polyolefinschäumen oder rückstellfähigen Watten aus den genannten Ba­ sismaterialien besteht.

4. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß als härtbare Reaktivsysteme solche verwendet werden, die C=C-Doppelbindungen, die mit Sauerstoff reagieren können und/oder SiOR- und/oder Isocyanat-Gruppen enthalten, die mit Wasser oder Luftfeuchtigkeit reagieren können, oder Wasserglas enthalten, das mit Kohlendioxid reagieren kann.

5. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß als härtbare Reaktivsysteme Alkyd­ harze, modifizierte Alkydharze, bei Sauerstoffzu­ tritt härtende Lacksysteme, Cyanacrylsäureester, Maleinsäurepolyester, Ithaconsäurepolyester, Fumar­ säurepolyester, Silikone und/oder Polyisocyanate zum Einsatz gelangen.

6. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß als härtbare Reaktivsysteme nicht flüchtige, aliphatische oder aromatische Polyiso­ cyanate, lsocyanatprepolymere und deren Mischungen, sowie Rückstandsisocyanate, wie sie bei der destil­ lativen Aufarbeitung von Reaktionsgemischen zur technischen Herstellung von Diisocyanaten anfallen, zum Einsatz gelangen.

7. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß als härtbare Reaktivsysteme Polyiso­ cyanate zum Einsatz gelangen, die durch Phosgenie­ rung von Anilin-Formaldehyd-Kondensaten, durch (An-)Trimerisierung von Polyisocyanaten oder durch Umsetzung von Polyisocyanaten mit Wasser oder Poly­ olen unter Bedingungen erhalten werden, bei denen Polyisocyanate mit Urethan-, Biuret-, Isocyanurat- oder Allophanatstrukturen entstehen oder solche Polyisocyanate enthaltende Gemische.

8. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß pro Liter rückstellelastischem Schaumstoffmaterial mit 5 bis 500 g härtbarem Reak­ tivsystem getränkt wird.

9. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das rückstellelastische Schaumstoff­ material mit dem härtbaren Reaktionssystem übersät­ tigt wird oder mit so wenig Reaktivsystem getränkt wird, daß ein Teil der oder die gesamten inneren Oberflächen des Schaumstoffmaterials gerade benetzt oder gequollen sind oder das Schaumstoffmaterial mit dem härtbaren Reaktivsystem ganz durchimpräg­ niert und anschließend abgequetscht wird.

10. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß man es für Justier-, Fixier-, Stütz- und/oder Befestigungszwecke im Hochbau, Tiefbau, Kulissenbau, Karosseriebau, Verpackungswesen, Transportsicherung, Installationen oder im Design- Bereich verwendet.