DE4101884A1 - Verfahren zum flaechenauftrag einer zweikomponenten-schaumstoffreaktionsmasse zur flaechenverklebung oder flaechenbeschichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Flächenauftrag einer Zweikomponenten-Schaumstoffreaktionsmasse, die bei Raumtemperatur zu einem feinporigen, weichen oder weich­ elastischen Schaumstoff ausreagiert, vorzugsweise zur Her­ stellung von Schaumstoff -Beschichtungen oder zur Flächen­ verklebung von Materialien.

Neben den weitverbreiteten Polyurethanschaumstoffen sind in der Technik auch Silikonschäume seit langem bekannt. Dabei ist es auch bekannt, Silikonschäume in der Weise her­ zustellen, daß eine Silikonmasse, bestehend aus einem Sili­ kon-Polymer mit mindestens zwei Doppelbindungen im Molekül (insbesondere Vinylgruppen), aus einem organischen Edelme­ tall-Katalysator, insbesondere einem hochaktiven Platinkom­ plex, und gegebenenfalls aus sonstigen Zusätzen, wie Füll-, Verstärkungs-, Verdickungsmittel, Farbstoffe, Haftverbesse­ rungsmittel, Alterungsschutzmittel u. dgl. unter Verwendung von Wasserstoffsiloxan (SiH) als Vernetzerkomponente zur Aufschäumung gebracht wird. Bei diesem Verfahren erfolgt die Verschäumung im allgemeinen bei höheren Temperaturen. Bei einem bekannten Verfahren werden Silikonschäume auf der Basis von platinkatalysierten und in der Wärme härtbaren Organopolysiloxanmassen hergestellt, wobei die vernetzungs­ fähige Masse, gegebenenfalls im Gemisch mit inerten Treib­ mitteln mit einer hydroxylgruppenhaltigen Substanz bei er­ höhten Temperaturen, also unter Wärmezufuhr verschäumt wird (DE-OS 34 43 677). Das Verfahren beruht auf der Feststellung, daß platinkatalysierte Additionssysteme, die vinylhaltige Sil­ oxane, gegebenenfalls hydrophobierte Füllstoffe und spezielle Hydrogensiloxane enthalten, mit hydroxylgruppenhaltigen Sub­ stanzen, wie Alkoholen und/oder Wasser, physikalisch ge­ schäumt werden können. Die Verschäumung erfolgt hier bei Tem­ peraturen zwischen 500 und 150°C. Eine Verschäumung unterhalb dieser Temperatur oder sogar im Bereich der Raumtemperatur wür­ de hier zu keiner zufriedenstellenden Schaumqualität führen, zumal bei Raumtemperaturen die additionsvernetzenden, wasser­ getriebenen Silikonschäume nur äußerst langsam reagieren.

Aufgabe der Erfindung ist es vornehmlich, ein technisch ein­ fach zu beherrschendes Verfahren anzugeben, mit dem sich eine Zweikomponenten-Schaumstoffreaktionsmasse zum Zwecke der Flä­ chenbeschichtung und/oder der Flächenverklebung von Materia­ lien flächig auf ein Substrat bzw. einen Träger od. dgl. auf­ bringen und auf dieser auch ohne Wärmezufuhr, also bei Raum­ temperatur zu einem hochwertigen Silikon-Weichschaumstoff mit homogener mikroporöser Zellstruktur zur Aufschäumung und Ver­ netzung bringen läßt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß als Zweikomponenten-Schaumstoffreaktionsmasse eine solche auf Si­ likonbasis eingesetzt wird, deren eine Komponente (A)

• - ein Silikon-Polymer mit mindestens zwei Doppelbindungen im Molekül, vorzugsweise Vinylgruppen,
• - einen Edelmetallkatalysator, vorzugsweise einen hochaktiven organischen Platinkomplex
• - sowie gegebenenfalls weitere Zusätze (einzeln oder in Kombi­ nation) wie z. B. Füll-, Verstärkungs-, Verdickungs-, Haft­ verbesserungs- und Alterungsschutzmittel sowie Farbpigmente u. dgl.

enthält, während für die andere Komponente (Vernetzerkomponen­ te B) Wasserstoffsiloxan verwendet wird mit der Maßgabe, daß dem Reaktionsgemisch Wasser in einer Menge von mindestens 0,05 Gew.-%, bezogen auf die Menge an Silikon-Polymer, zugesetzt wird, und daß das Reaktionsgemisch der Komponenten (A und B) unter Verwendung von Druckgas, vorzugsweise Druckluft, als Treib- und Zerstäubungsmittel unter Bildung einer zusammen­ hängenden Auftragsschicht aufgespritzt wird.

Es hat sich gezeigt, daß sich mit dieser technisch einfachen und problemlos durchzuführenden Verfahrensweise Silikonschaum­ stoffbeschichtungen hoher Qualität ohne Wärmezufuhr, also un­ ter Raumtemperaturen im Bereich von 15° bis 25°C herstellen lassen, sofern die Verarbeitung mittels einer Spritzeinrich­ tung erfolgt, in der die genannten Komponenten zusammengeführt, gemischt und das Gemisch mit Hilfe des Druckgases aus der Spritzdüse fein zerstäubt ausgespritzt und aufgetragen wird. Das dem Gemisch der Komponenten zugeführte Druckgas hat einen die Aufschäumung auslösenden und unterstützenden Treib- bzw. Nukleierungseffekt, so daß auch dann, wenn das Aufschäumen und Vernetzen unter Raumtemperatur erfolgt, ein hochwertiger Silikonschaum von äußerster Feinporigkeit und Porengleichheit entsteht. Zugleich wird mit Hilfe des Druckgases das Gemisch zerstäubt und flächig auf das Substrat od. dgl. aufgebracht, wo es unter Aufschäumung ausreagiert. Die Mikrofeinstverteilung des Druckgases in dem Schaumstoffreaktionsgemisch führt im Er­ gebnis zu einer Qualität des Silikonschaumstoffs, die hinsicht­ lich der mikrofeinen Zellstruktur bei gleichmäßiger Form und Größe der Zellen selbst höchsten Anforderungen genügt. Dabei läßt sich mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ein Silikon-Weich­ schaumstoff von äußerst niedriger Rohdichte, die unter 0,2 g/cm liegen kann, herstellen.

Die vorgenannten vorteilhaften Eigenschaften des Silikonschaum­ stoffs ergeben sich einerseits aus der Verarbeitungstechnik, d. h. aus der Spritzverarbeitung unter Verwendung von Druckgas bzw. Druckluft als Treib- und Zerstäubungsmittel, und anderer­ seits aus dem zum Einsatz kommenden System der aufschäumbaren Silikonmasse. Die Zugabe von mindestens 0,05 Gew.-% Wasser be­ zogen auf die Menge an Silikonpolymer, führt dazu, daß beim Ausschäumen der Silikonmasse das Wasserstoffsiloxan praktisch vollständig zur Reaktion gebracht wird, so daß sich ein hoher Wasserstoff -Treibeffekt einstellt und die Nachreaktion mit schädlichen Auswirkungen auf die Qualität des Silikonschaum­ stoffs vermieden wird. Die Erhöhung des Treibeffektes bietet dabei die Möglichkeit, die Wasserstoffsiloxan-Konzentration in der Silikonmasse zu reduzieren. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren läßt sich bei Raumtemperatur eine praktisch kleb­ freie Verfestigung des Silikonschaumes schon nach nur wenigen Minuten erreichen. Die eingesetzte Silikonmasse ist frei von organischen Lösungsmitteln. Durch die Wasserzugabe und den damit bewirkten zusätzlichen Treibeffekt erreicht der Schaum eine Volumengröße, die, falls erwünscht, bis an die Grenze der Dehnfähigkeit der Silikon-Polymere (300 bis 600%) reichen kann. Der Wassergehalt bestimmt demgemäß den Weichheitsgrad des Silikonschaumstoffs, wobei dieser mit zunehmendem Wasser­ gehalt weicher wird. Ein Silikon-Weichschaum guter Qualität kann mit 0,2 bis 2 Gew.-% Wasser, bezogen auf die Menge an Silikonpolymer, hergestellt werden. Die obere Grenze des Wassergehaltes liegt im allgemeinen bei 10 Gew.-%.

Wie erwähnt, besteht die erfindungsgemäß verarbeitete Silikon­ masse aus einem additionsvernetzenden Silikon-Polymer, einem hochaktiven Edelmetallkatalysator, insbesondere einem Platin­ katalysator, sowie gegebenenfalls den üblichen Zusatzstoffen, wobei als Vernetzerkomponente Hydrogensiloxan und Wasser als zusätzliches Vernetzungs- und Treibmittel zugesetzt werden.

Als Zusatzstoffe kommen vor allem in Betracht (einzeln oder in Kombination): Füll-, Verstärkungs- und Verdickungsmittel, Pigmente, Haftverbesserungsmittel und Mittel zur Erhöhung der mechanischen Festigkeit des Silikonschaums, Alterungsschutzmittel u. dgl. Vorzugsweise wird der Silikonmasse ein mineralisches Füllmittel, wie vor allem Quarzmehl, zugesetzt, z. B. in einem Anteil von etwa 10 bis 50 Gew.-%. Als Verstärkungsmittel lassen sich auch organische oder anorganische Fasern, als Pigmente z. B. Ruß, einsetzen. Als Haftverbesserungsmittel, die die Haftung des Silikonschaums am Untergrund verbessern, sind z. B. Silane einsetzbar, als Alterungsschutzmittel z. B. Eisen- der Titan­ oxide. Im Silikonpolymer gelöstes Vinylsiloxanharz bewirkt eine günstige Verstärkung des Schaumstoffzellgerüstes.

Die zu verspritzende Silikonmasse weist eine Viskosität unter 50 000 mPa·s auf, wobei die Viskosität im Bereich von 100 bis 50 000 mPa·s liegen kann.

Im Folgenden wird als Beispiel eine Rezeptur für eine Silikon­ masse angegeben, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ver­ arbeitet wird.

Die Zweikomponenten-Schaumstoffreaktionsmasse umfaßt die Kompo­ nente A bestehend aus einem Gemisch von

100 g Silikon-Polymer mit mindestens zwei Doppelbindungen im Molekül, vorzugsweise Vinylgruppen, gegebenenfalls mit darin gelöstem Vinylsiloxanharz
0,2 g Edelmetallkatalysator (hochaktiver organischer Platinkom­ plex)
2 g pyrogene Kieselsäure (als Verdickungs- bzw. Tixothropierungs­ mittel)
1 g Rußpigment
1 g Wasser
20 g Quarzmehl (Füllstoff)

und die Vernetzerkomponente B bestehend aus 5 g Wasserstoff­ siloxan (SiH). Die beiden Komponenten A und B werden mit Hilfe der in der Zeichnung in schematischer Vereinfachung gezeigten Spritzvorrichtung verarbeitet. Dabei kann mit besonderem Vor­ teil eine Anlage eingesetzt werden, wie sie unter der Bezeich­ nung ELDD-MIX-Kompakt (Hersteller: Firma Hilger & Kern GmbH, Mannheim) bekannt ist. Die in der Zeichnung gezeigte Spritz­ vorrichtung weist einen Mischkopf 1 auf, dem die beiden Komponenten A und B jeweils über eine Pumpe 2, vorzugsweise eine Zahnradpumpe, mit zugeordnetem Volumenzähler 3 über ein Rückschlagventil zugeführt werden. Im Inneren des Mischkopfes wird zweckmäßig ein Mischorgan, vorzugsweise eine Misch­ schnecke, angeordnet, die die beiden Komponenten A und B innig vermischt. Das Gemisch wird mit Hilfe von Druckgas, vorzugs­ weise Druckluft aus der Sprühdüse 5 des Mischkopfes ausge­ sprüht. Es besteht die Möglichkeit, das Druckgas in den Mischkopf einzuführen, so daß er sich hier mit den Kompo­ nenten A und B vermischt. Andererseits kann das Druckgas aber auch, wie bei Spritzpistolen u. dgl. bekannt, erst an der Spritzdüse 5 dem Gemisch der beiden Komponenten A und B zuge­ setzt werden. Die Druckgasführung ist bei 6 angedeutet. Die Teile 2 und 3 werden zweckmäßig schlauchlos untereinander und mit dem Mischkopf 1 verbunden. Dies kann in vorteilhafter Wei­ se dadurch geschehen, daß die Teile 2 und 3 als Plattenbautei­ le ausgeführt werden, die seitlich unmittelbar am Spritzkopf angeschlossen werden. Die schlauchlose Materialzuführung ge­ währleistet eine hohe Dosiergenauigkeit vor allem beim Start- Stop-Betrieb. Bei Stillstand kann der Mischkopf dadurch ent­ leert und gereinigt werden, daß er mit Druckluft oder einem sonstigen Druckgas, das über die Zuleitung 7 zugeführt werden kann, durchblasen wird, wodurch noch anhaftende Rückstände des Gemischs der Komponente A und B ausgeblasen werden. Im Bedarfs­ fall kann auch das Mischrohr, das vorzugsweise aus Kunststoff­ material besteht, ausgewechselt werden. Die gesamte Anlage kann nach Art eines Spritzroboters rechnergesteuert mit hoher Arbeitsgeschwindigkeit vollautomatisch arbeiten.

Die Zweikomponenten-Schaumstoffreaktionsmasse wird als Kleb­ stoff- oder Beschichtungsmasse auf eine Unterlage od. dgl. flächig aufgespritzt. Die Schäumung bzw. Vernetzung erfolgt innerhalb weniger Minuten schon bei Raumtemperatur. Beispiels­ weise können Textilerzeugnisse mit der Zweikomponenten-Silikon­ masse beschichtet werden oder es lassen sich Textilbahnen mit Hilfe dieser Silikonmasse flächig miteinander verkleben. Solche textilen Erzeugnisse können vielfältig Verwendung fin­ den, mit Vorteil auch in der Bekleidungsindustrie z. B. zur Herstellung von Taucheranzügen, Surferanzügen oder sonstigen Bekleidungsstücken, die aufgrund der Beschichtung mit der ge­ schäumten Silikonmasse wasserabweisend und zugleich atmungs­ aktiv sind. Es versteht sich aber, daß die Zweikomponenten- Silikonmasse auch auf ein anderes Substrat oder eine sonstige Unterlage aus Holz, Stein, Metall, Kunststoff, Fasermaterial u. dgl. aufgespritzt werden kann. Es lassen sich weiche, was­ serabweisende, gut isolierende und schalldämmende Beschich­ tungen mit hoher Temperaturbeständigkeit herstellen. Beispiels­ weise lassen sich Wände und/oder Böden mit der Silikonbeschich­ tung versehen. Auch kann diese zur Herstellung von Teppichmat­ ten u. dgl. eingesetzt werden.

Die Spritzverarbeitung der Zweikomponenten-Silikonmasse ermög­ licht, wie erwähnt, die Schaumbildung schon bei Raumtemperatur, da das dem Gemisch der Komponenten zugeführte Druckgas einen den Schäumprozeß auslösenden und unterstützenden Treibeffekt hat, der zur Bildung eines äußerst feinporigen und homogenen Silikonschaumes führt. Als Druckgas wird im allgemeinen Druck­ luft verwendet, obwohl auch andere Gase, z. B. Stickstoff, ver­ wendet werden können. Dabei wird im allgemeinen mit Drücken von etwa 2 bis 6 bar gearbeitet. Der sich bildende Silikon­ schaum ist physiologisch unbedenklich, schwer entflammbar und chemikalisch beständig. Die Zweikomponenten-Silikonmasse zeich­ net sich durch gute Klebkraft aus und kann zur Flächenverkle­ bung von Stoffen unterschiedlicher Arten verwendet werden. Der Silikonschaum kann auch als Mittel zur Isolierung gegen Kälte oder Wärme dienen.

Claims (11)

1. Verfahren zum Flächenauftrag einer Zweikomponenten- Schaumstoffreaktionsmasse, die bei Raumtemperatur zu einem feinporigen weichen oder weich-elastischen Schaum­ stoff ausreagiert, vorzugsweise zur Herstellung von Schaumstoff -Beschichtungen oder zur Flächenverklebung von Materialien, dadurch gekenn­ zeichnet, daß als Zweikomponenten-Schaumstoff­ reaktionsmasse eine solche auf Silikon-Basis eingesetzt wird, deren eine Komponente (A)

• - ein Silikon-Polymer mit mindestens zwei Doppelbindungen im Molekül, vorzugsweise Vinylgruppen,
• - einen Edelmetallkatalysator, vorzugsweise einen hochaktiven organischen Platinkomplex, sowie gegebenenfalls weitere Zu­ sätze (einzeln oder in Kombination), wie z. B. Füll-, Ver­ stärkungs-, Verdickungs-, Haftverbesserungs- und Alterungs­ schutzmittel, Farbpigment u. dgl. enthält,

während für die andere Komponente (Vernetzerkomponente B) Wasserstoffsiloxan verwendet wird mit der Maßgabe, daß dem Reaktionsgemisch Wasser in einer Menge von mindestens 0,05 Gew.-%, bezogen auf die Menge an Silikon-Polymer, zugesetzt wird, und daß das Reaktionsgemisch der Komponenten (A und B) unter Verwendung von Druckgas, vorzugsweise Druckluft, als Treib- und Zerstäubungsmittel unter Bildung einer zusammen­ hängenden Auftragsschicht im Spritzverfahren aufgebracht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß als spritzfähiges Reaktionsgemisch ein solches mit 0,2 bis 2,0 Gew.-% Wasser, bezogen auf die Menge an Silikon-Polymer eingesetzt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Silikonmasse (Komponente A) zur Verstärkung des Schaumstoff-Zellgerüstes gelöstes Vinylsiloxanharz zugesetzt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet daß die Zwei­ komponenten-Schaumstoffreaktionsmasse mit einer Viskosi­ tät von 100 bis 50 000 mPa·s im Spritzverfahren verar­ beitet wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß die Sili­ konmasse (Komponente A) pyrogene Kieselsäure als Ver­ dickungsmittel und/oder Quarzmehl als Füllstoff und/oder Fasermaterial enthält.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß eine von organischen Lösungsmitteln freie Zweikomponenten-Sili­ konmasse eingesetzt wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da­ durch gekennzeichnet, daß das Re­ aktionsgemisch ohne äußere Wärmezufuhr unter Raumtempe­ ratur mittels des Druckgases aufgespritzt wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, da­ durch gekennzeichnet, daß die Komponenten (A und B) in einem Mischkopf zusammenge­ führt und mit dem Druckgas versetzt aus der Spritz­ düse des Mischkopfes ausgespritzt werden.

9. Verfahren nach Anspruch 8. dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Komponenten (A und B) jeweils mittels einer schlauchlos am Mischkopf ange­ bauten Pumpe über ein Ventil dem Mischkopf zugeführt werden.

10. Anwendung des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9 zur Flächenbeschichtung oder Flächen­ verklebung von Textilbahnen, insbesondere zur Herstel­ lung von wasserabweisenden und atmungsaktiven Beklei­ dungsstücken, wie z. B. Tauch- und Surferanzüge u. dgl. 11. Anwendung des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9 zur Herstellung von Isolierbeschich­ tungen an Wänden und/oder Böden.