DE4334754C1 - Verfahren zur Versiegelung, Versiegelungsmittel und Verfahren zur Herstellung des Versiegelungsmittels - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Versiegelung; ein Versiegelungsmittel und ein Verfahren zur Herstellung des Versiegelungsmittels nach den Oberbegriffen der Ansprüche 1, 7 und 8.

Feuchtigkeits- und/oder sauerstoffhärtende Kleb- und/oder Dichtstoffe werden in hohlzylindrischen Behältern, soge­ nannten Kartuschen, verpackt und bis zu ihrer Endanwendung gelagert. Diese Kartuschen, deren Wandmaterial aus Alumi­ nium, Kunststoff oder Verbundmaterial wie z. B. Pappe/Poly­ ethylen/Aluminium bestehen können, haben an ihrem Einfüll­ ende einen nach der Befüllung eingefügten sogenannten Ausdrückkolben. Bei der Entnahme des Kleb-/Dichtstoffes aus der Kartusche wird dieser Ausdrückkolben in einer sog. Spritzpistole mit Hilfe einer Vorschubstange (mechanisch) oder mit Hilfe von Druckluft in Richtung der Entnahmeöffnung der Kartusche gepreßt. Es ist daher erforderlich, daß der Kolben während der Entnahme mit möglichst geringer Kraft in der Kartusche verschiebbar sein muß. Aufgrund von Markterfordernissen muß der Kleb-/Dichtstoff nach der Abfüllung in die Kartuschen beim Erzeuger für eine lange Zeit gebrauchsfähig bleiben. Moderne feuchtigkeitshärtende Kleb-/Dichtstoffe auf der Basis von z. B. Polysulfid, Polyurethan, Silikonkautschuk oder silanvernetzender Polyether haben wegen der erwünsch­ ten schnellen Aushärtezeit eine hohe Reaktivität gegen­ über der Luftfeuchtigkeit. Üblicherweise werden diese Ma­ terialien daher in wasserdampfdiffusionsdichten Kartuschen aus Aluminium oder Verbundmaterialien wie z. B. Pap­ pe/Polyethylen/Aluminium verpackt und zusätzlich an dem Befüllende mit einem Metalldeckel verbördelt. Trotz die­ ser üblichen Vorsichtsmaßnahmen treten, insbesondere bei den hochreaktiven Kleb/Dichtstoffen, im Randbereich zwi­ schen der Seitenfläche des Ausdrückkolbens und der Innen­ wand der Kartuschen Anhärtungen durch Feuchtigkeitsspuren in der Kartusche auf. Dieses führt zu einer Behinderung der Beweglichkeit des Ausdrückkolbens während des Aus­ drückvorganges, so daß derartige Kartuschen mit Spritzpi­ stolen mit einer Schubstange nur unter erheblichem Kraft­ aufwand entleerbar sind und in Druckluft-betriebenen Pi­ stolen überhaupt nicht entleerbar sind. Derartige Kartu­ schen müssen häufig samt Inhalt der Entsorgung zugeführt werden, was mit erheblichem Kostenaufwand verbunden ist. Es hat daher nicht an Versuchen gefehlt, dieses Problem befriedigend zu lösen.

Die DE 29 20 915 A1 schlägt daher speziell geformte Ausdrück­ kolben vor, die im Bereich des Übergangs zum Kolbenboden mit einer ringförmigen Dichtlippe und auf ihrer Außen­ fläche mit mehreren ringförmigen Vorsprüngen versehen sind, zusätzlich enthält dieser Ausdrückkolben eine ent­ gegengesetzt zum Kolbenboden gewölbte Druckplatte. Zwar verhindern derartige Ausbildungsformen unerwünschtes Aus­ treten des Kleb-/Dichtstoffes zwischen Kolbenwand und Be­ hälter-Innenwand, jedoch hat sich in der Praxis gezeigt, daß die überwiegend ringförmigen Anhärtungen im Randbe­ reich zwischen Kolbenwand und Behälter-Innenwand während der Lagerzeit der Kleb-/Dichtstoffe nicht sicher verhin­ dert werden kann.

Die DE 30 21 522 A1 schlägt vor, zwischen die Druckstange der Spritzpistole und den Kolbenboden ein sich unter Druckein­ wirkung im Durchmesser vergrößerndes Zwischenelement anzubringen, dessen Rand auf die Kolbenwand einwirkt. Auch diese Maßnahme erhöht die Dichtigkeit zwischen Kol­ benwand und Behälter-Innenwand während des Auspreßvor­ ganges, eine durch Feuchtigkeitsspuren hervorgerufene An­ härtung zwischen Kolben und Behälter-Innenwand während der Lagerung der Kartusche kann auch diese Maßnahme nicht ver­ hindern.

Bei den mit einem Metalldeckel zusätzlich verbördelten Kartuschen wird häufig ein Wasser-absorbierendes Material wie z. B. Molekularsieb in den Hohlraum zwischen Ausdrück­ kolben und Bördeldeckel gegeben. Diese Maßnahme vermag zwar die Lagerfähigkeit der Kleb-/Dichtstoffe für einen gewissen Zeitraum zu erhöhen, durch Desorptionsvorgänge vom Molekularsieb findet jedoch auch bei diesem Verfahren eine langsame Anhärtung des Kleb-/Dichtstoffes während der Lagerzeit statt.

Die DE 38 19 765 A1 schlägt vor, den Hohlraum zwischen dem verbördelten Metalldeckel und dem Ausdrückkolben mit mono­ funktionellen Alkoholen zu beaufschlagen, um dadurch das Vernetzen oder Aushärten von Isocyanat-Gruppen-haltigen Polyurethan-Zusammensetzungen zurückzudrängen. Bei hoch­ reaktiven Kleb-/Dichtstoffen hat sich dieses Verfahren in der Praxis nicht bewährt, da bei diesen Materialien trotzdem Verfestigungen und Anhärtungen im Kolbenbereich beobachtet werden.

Ein Besprühen der Kartuscheninnenwand im Bereich des Aus­ drückkolbens mit hydrophoben Flüssigkeiten wie z. B. Weich­ machern erhöht zwar die Gleitfähigkeit des Kolbens, die Praxis hat jedoch gezeigt, daß diese Maßnahme eine Diffu­ sion des Wassers durch den Weichmacher hindurch nicht si­ cher verhindern kann, so daß es auch bei diesen Maßnahmen zu Anhärtungen und damit zu einer Blockierung des Kolbens kommt.

Ein anderes bekanntes Verfahren verwendet Wachse zur Ver­ siegelung des Zwischenraums zwischen Kartuscheninnenwand und Kolbenseitenfläche. Vorzugsweise wird hierbei die Kartusche vor dem Befüllen mit einem aufgeschmolzenen Wachs von innen beschichtet. Obwohl diese Maßnahme insbe­ sondere bei der Verwendung von Kartuschen und Ausdrück­ kolben aus Aluminium für eine Reihe von Kleb-/Dichtstoffen eine bemerkenswerte Verbesserung der Lagerfähigkeit be­ wirkt, ist auch diese Maßnahme noch nicht voll befrie­ digend. Insbesondere bei der Lagerung der Kartuschen un­ ter wechselnden Temperaturbedingungen, kommt es anschei­ nend zu Haarrissen in der Wachsschicht, so daß bei sehr reaktiven Kleb-/Dichtstoffen Anhärtungen nicht sicher ver­ mieden werden können.

Die vorliegende Erfindung hat sich deshalb die Aufgabe ge­ stellt, ein Verfahren zur Versiegelung des Zwischenraums zwischen der Innenfläche der Kartusche und der zylindrischen Außenfläche des Ausdrückkolbens be­ reitzustellen, das es ermöglicht, auch hochreaktive Kleb-/Dichtstoffe in den handelsüblichen Kartuschen unter wechselnden klimatischen Bedingungen zu lagern, ohne daß es zu den oben beschriebenen Anhärtungen kommt.

Überraschenderweise führt die Verwendung von Mischungen aus Butenpolymeren und Wachsen als Versiegelungsmaterial für den Zwischenraum zwischen der zylindrischen Außenfläche des Ausdrückkolbens und der Innenfläche eines hohlzylindrischen Behälters, insbesondere einer Kartusche, zu einer sehr dauerhaften und zu­ verlässigen, feuchtigkeitsdichten Versiegelung dieses Zwi­ schenraumes. Ein besonderer Vorteil dieser Art der Ver­ siegelung besteht darin, daß sie auch nach Klimawechsella­ gerungen (+ 40° / -20°C) über einen langen Zeitraum An­ härtungen im Kolbenbereich sicher verhindert, selbst wenn die Kartuschen nicht durch einen zusätzlichen verbördelten Metalldeckel verschlossen sind. Zusätzlich wurde beobach­ tet, daß diese Mischung die Gleitfähigkeit des Kolbens während des Auspreßvorganges deutlich verbessert. Diese Verbesserung der Gleitwirkung ist besonders wichtig bei der Verwendung von Metallkolben in Metallkartuschen, da diese Systeme bisher sehr ungern von den Verarbeitern be­ nutzt wurden, weil die Reibung des Metallkolbens auf der Metallwand der Kartusche in der Regel einen höheren Kraft­ aufwand für das Auspressen des Kleb-/Dichtstoffes erfor­ derlich machte. Aufgrund ihrer Diffusionsdichtigkeit ge­ gen Wasserdampf sind jedoch Kartuschen aus Metall in Kom­ bination mit Metallkolben für eine lange Lagerfähigkeit des Kleb-/Dichtstoffes bevorzugt.

Die erfindungsgemäßen Mischungen für das Versiegelungsma­ terial enthalten 10 bis 95 Gew.% Butenpolymer und 90 bis 5 Gew.% Wachs, vorzugsweise 20 bis 95 Gew.% Polybuten und 80 bis 5 Gew.% Wachs. Als Polybutene können flüssige Poly­ butene oder Gemische von Polyisobutylen und/oder Poly­ -α-n-buten und/oder Poly-cis-β-n-buten und/oder Poly­ -trans-β-n-buten oder deren Copolymere verwendet werden. Diese Copolymeren sind als sogenannte "Polybutene" mit Molekulargewichten zwischen beispielsweise 380 und 8000 handelsüblich. Vorzugsweise werden Polybutene, Polyiso­ butylene oder deren Copolymere im Molekulargewichtsbereich zwischen 1000 und 5000 eingesetzt.

Als Wachse können dabei pflanzliche Wachse, wie zum Bei­ spiel Carnaubawachs, Montanwachs, tierische Wachse, Mine­ ralwachse wie zum Beispiel petrochemische Wachse, Paraf­ finwachse oder Polyamidwachse verwendet werden. Besonders bevorzugt sind dabei sogenannte Mikrowachse auf Basis von Kohlenwasserstoffen oder Polyamidwachse. Die bevorzugten Kohlenwasserstoffwachse haben einen Erstarrungspunkt zwi­ schen 50 und 110°C, vorzugsweise zwischen 60 und 90°C.

Der genaue Ablauf des Versiegelungsverfahrens kann inner­ halb weiter Grenzen geändert werden und richtet sich nach den vorhandenen Maschinen und dem betrieblichen Ablauf, grundsätzlich wird jedoch die Versiegelungsmasse bei er­ höhter Temperatur, d. h. oberhalb des Erstarrungspunktes der Versiegelungsmasse appliziert. Dabei kann nach einer Ausführungsform die Kartusche vor dem Befüllen mit dem Kleb-/Dichtstoff durch Sprüh- oder Tauchverfahren auf der gesamten Innenwandung der Kartusche mit dem Versiegelungs­ material beschichtet werden. Eine andere Ausführungsform sieht die Beschichtung durch Einsprühen des Innenwandbe­ reiches und gegebenenfalls der Oberfläche des bereits eingefüllten Kleb-/Dichtstoffes mit der erwärmten Versiegelungsmasse vor, bevor der Ausdrückkolben in die Kartusche eingesetzt wurde. Es ist jedoch auch möglich, die Versiegelung nach dem Befüllen und Einsetzen des Ausdrückkolbens vorzunehmen.

In vielen Fällen reicht eine derartige Versiegelung der Kartusche aus, es ist jedoch auch möglich, bei Kartuschen, die über einen sehr langen Zeitraum und/oder die unter sehr schwierigen klimatischen Bedingungen gelagert werden müssen, zusätzlich eine Verbördelung der Kartusche mit einem Metalldeckel vorzusehen. Zusätzlich können in den Luftraum zwischen dem erfindungsgemäß versiegelten Aus­ drückkolben und dem Bördeldeckel Wasser absorbierende Mittel, wie z. B. Molekularsiebe, als weitere Vorsichts­ maßnahme gegeben werden. Erfahrungsgemäß ist diese Zusatzmaßnahme jedoch nicht erforderlich.

Die Vorzüge der Erfindung seien durch nachfolgendes typi­ sches Ausführungsbeispiel näher erläutert.

Beispiel: Herstellung des Versiegelungsmittels:

27,27 Gewichtsteile eines modifizierten Mikrowachses (Tropfpunkt 75 bis 86°C gemäß DIN 51801) wurden durch Er­ wärmen auf 120° geschmolzen, anschließend wurden 72,73 Ge­ wichtsteile eines Polybutens (Isobutylen-Butencopolymer, Molekulargewicht (Zahlenmittel 2300) unter Rühren in die Wachsschmelze eingetragen.

Versiegelung:

Eine handelsübliche 310 ml-Düsenkartusche aus Aluminium wurde mit einem handelsüblichen einkomponentigen Polyure­ than-Kleb-/Dichtstoff (Terostat 8590) befüllt, anschließ­ end wurde die ca. 140° warme Polybuten/Wachsmischung auf die Innenwände der Kartusche sowie in geringem Umfang auch auf die Kleb-/Dichtstoffoberfläche gesprüht. Sofort anschließend wurde ein handelsüblicher Ausdrückkolben aus Polypropylen eingesetzt, anschließend wurde die Kartusche mit einem handelsüblichen Metalldeckel verbördelt.

Diese Kartuschen wurden einem Klimawechseltest unterzogen wobei die Kartuschen im täglichen Wechsel bei 40°C bzw. -20°C jeweils 24 Std. gelagert wurden, die gesamte Prüf­ dauer betrug 9 Zyklen.

Nach Abschluß dieser Klimawechsellagerung waren die Kar­ tuschen sowohl in mechanischen Spritzpistolen mit Schub­ stange als auch in Druckluftpistolen ohne Schwierigkeiten bis zum letzten Rest verarbeitbar.

Vergleichbeispiel:

Anstelle der erfindungsgemäßen Versiegelungsmasse wurde ein handelsübliches Kohlenwasserstoffwachs mit einem Schmelzbereich von etwa 80°C verwendet. Alle übrigen Ar­ beitsschritte und der Testzyklus waren wie oben beim er­ findungsgemäßen Beispiel beschrieben. Nach Abschluß des Testzyklus gab es bei der Verarbeitung in Druckluftpisto­ len sogenannte "Patscher", das heißt, wegen mangelnder Be­ weglichkeit des Ausdrückkolbens kam es zu seitlichen Druckluftdurchschlägen in die Kleb-/Dichtstoffmasse, die bei der Verarbeitung zum Austreten von störenden Luftbla­ sen führte. Gegen Ende des Auspreßvorganges des Materials aus der Kartusche wurden in dem ausgedrückten Kleb-/Dicht­ stoff in erheblichem Umfang ausgehärtete Materialfetzen beobachtet, die bei einer sachgerechten Verarbeitung des Klebstoffes zu Störungen im Arbeitsablauf führen.

Aus obigem Beispiel wird deutlich, daß das erfindungsge­ mäße Verfahren zur Versiegelung von Kartuschen zu einer erheblichen Verbesserung der Lagerfähigkeit für Kleb-/ Dichtstoffe in Kartuschen führt.

Claims (8)

1. Verfahren zur Versiegelung des Zwischenraums zwischen der zylindrischen Außenfläche des Ausdrückkolbens und der Innenfläche eines hohlzylindrischen Behälters, insbesondere einer Kartusche, mit einem in den Zwischenraum eingebrachten Versiegelungsmittel, dadurch gekennzeichnet, daß als Versiegelungsmittel eine Mi­ schung aus Butenpolymeren und Wachs verwendet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Butenpolymere ein flüssiges Polybuten oder Polyisobutylen oder eine Mischung aus beiden ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Wachs ein Paraffinwachs, ein Polyethylen­ wachs, ein Polyamidwachs oder ein Mikrowachs oder ei­ ne Mischung von mindestens zwei dieser Wachse verwen­ det wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenwand des hohlzylindri­ schen Behälters vor dem Befüllen mit der aufgeschmol­ zenen Mischung aus Butenpolymer und Wachs beschichtet wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung der Innenwand des hohlzylindrischen Behälters nach der Befüllung, jedoch vor dem Einführen des Ausdrückkolbens erfolgt.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Versiegelung der Zwischenräu­ me nach dem Einführen des Ausdrückkolbens erfolgt.

7. Versiegelungsmittel zur Versiegelung von Zwischenräu­ men zwischen Ausdrückkolben und hohlzylindrischen Be­ hältern zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung 20 bis 95 Gew.% -Butenpolymer und 80 bis 5 Gew.% Wachs enthält.

8. Verfahren zur Herstellung eines Versiegelungsmittels gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Wachs durch Erwärmen auf 60°C bis 140°C geschmolzen wird, und das Butenpolymer unter Rühren mit dem Wachs gemischt wird.