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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf Kleber auf Polyisocyanat-Basis,
die zum Leimen von Überzugsschichten
auf eine Isolierungsschicht, um so eine Sandwich-Platte zu bilden,
verwendet werden.
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Kleber,
die auf Verbindungen, die mehr als eine Isocyanat-Gruppe pro Molekül enthalten,
und auf Verbindungen, die mehr als eine Hydroxyl-Gruppe pro Molekül enthalten,
basieren, so genannte Polyurethan-Kleber oder Kleber auf Polyisocyanat-Basis
bzw. Polyisocyanat-basierte Kleber, werden infolge ihrer herausragenden
Eigenschaften, ihrer einfachen und wirtschaftlichen Verarbeitung
und ihrer hohen Festigkeit in vielen Anwendungsbereichen verwendet.
Ein äußerst wichtiger
und großer
Markt für
Kleber auf Polyisocyanat-Basis ist
der Baumarkt, speziell für
Laminierungsverfahren. Zum Beispiel können Sandwich-Platten, die
in einem kontinuierlichen Verfahren hergestellt werden, durch Kleben
von Überzugsschichten,
zum Beispiel selbsttragenden Stahl-, Aluminium- oder Folienschalenmaterialien,
auf Isolierungsschichten, zum Beispiel Polyurethan- oder Polystyrol-Schaumstoff, Mineralwolle
oder andere isolierende Kerne angefertigt werden.
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Damit
Sandwich-Platten der obigen Art für Bauzwecke verwendbar sind,
müssen
sie bestimmte Anforderungen erfüllen,
die ihr Brandverhalten betreffen, die in der EU-Richtlinie 89/106/EEC
und in Commission Decision 2000/147/EC festgelegt sind.
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Die
Basis des jetzt geltenden europäischen
Klassifizierungssystems ist EN 13501-1 (Brandverhalten). Es besteht
aus sieben Euro-Klassen (A1, A2, B bis F) und basiert auf vier unterschiedlichen
Testverfahren, die in Europa dieselben sind, plus einem so genannten
Referenz-Szenario.
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Ein
Hauptelement des neuen Systems ist der SBI(Single-Burning-Item)-Test
(EN 13238), ein Testverfahren im mittleren Maßstab. Um den Klassen A2 bis
D zu entsprechen, müssen
Produkte den SBI-Test durchmachen. Die Testverfahren des neuen Klassifizierungssystems
machen es nun möglich,
einen realistischen Eindruck des Brandverhaltens von Produkten zu
erhalten. Der SBI-Test simuliert Feuertypen in einem kleinen Maßstab und unter
nahezu authentischen Bedingungen. Auf diese Weise ist es möglich, zu
zeigen, ob die getesteten Produkte tatsächlich die Chancen des Entkommens
aus Flammen in einem echten Flammeninferno verbessern.
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Kleber
müssen
hier eine spezielle Rolle spielen, da es lange dauert, um zu bestimmen,
welche Feuerbewertung den Platten zugeordnet wird. Zum Beispiel
darf der Brennwert von Leimverbindungen mit Grundierung in solchen
Sandwich-Platten 4 MJ/m2 nicht übersteigen,
damit die Platten eine A2-Klassifizierung gemäß EN 13501-1 erhalten.
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Der
Brennwert eines Materials gibt die Energiemenge an, die im Fall
eines Feuers potentiell aus dem Material freigesetzt werden kann.
Der Brennwert wird gemäß EN ISO
1716 in einem Bombenkalorimeter bestimmt.
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Polyurethan,
das typischerweise als Grundkomponente in Klebern für die Herstellung
von Sandwich-Platten der oben angegebenen Art verwendet wird, hat
einen Brennwert von etwa 30–40
MJ/kg, und für die
Herstellung von Platten guter Qualität wird normalerweise verlangt,
dass der Polyurethan-Kleber in einer Menge von wenigstens 300 g/m2 verwendet wird.
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Daher
haben sich neuere Entwicklungen auf den Brennwert pro kg Kleber
konzentriert, wonach man das Beschichtungsgewicht pro m2 und
somit den Brennwert pro m2 später bestimmt.
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Ansätze zur
Senkung des Brennwerks des Klebers auf Polyurethan-Basis durch Verwendung
großer Mengen
an anorganischem Füllstoff,
zum Beispiel Calciumcarbonat, haben eine Erhöhung der Viskosität des Klebers
zu einem solchen Ausmaß mit
sich gebracht, dass solche Kleber nicht in Verbindung mit den existierenden
Leimauftragungsverfahren und -anlagen verwendet werden können.
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WO 02/46325 beschreibt
ein Bindemittel auf Polyurethan-Basis, das wenigstens 40 Gew.-% eines partikelförmigen anorganischen
Füllstoffs
enthält,
zum Leimen von Überzugsschichten
auf eine Isolierungsschicht aus z. B. Mineralwolle, um so eine Sandwich-Platte
zu bilden.
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Dementsprechend
besteht ein wesentlicher Bedarf für eine Kleberzusammensetzung,
die fähig
ist, die gewünschte
Feuersicherheit sowie die gewünschten
Bedienungs- und An wendungsbedingungen, wie zum Beispiel gute Adhäsion an
den verschiedenen Substraten, Streichbarkeit, Flexibilität, Nassklebefestigkeit, Rissbeständigkeit,
Lagerstabilität
und Ungefährlichkeit
während
der Auftragung zu bieten.
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung
einer Kleberzusammensetzung zur Verwendung in Sandwich-Platten,
die einen niedrigeren Brennwert als die bekannten hat und die gleichzeitig
eine niedrige Viskosität,
die für
Auftragungszwecke geeignet ist, hat; wobei die Kleberzusammensetzung vorzugsweise
keinerlei Füllstoffmaterial
enthält.
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Eine
weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung
eines Klebers, der in geeigneten Mengen für die Herstellung von Sandwich-Platten
verwendet werden kann, welche den Anforderungen, die das Brandverhalten
betreffen, gemäß EU-Richtlinie
89/106/EEC unter Erhalt der A2-Klassifizierung entsprechen.
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Es
wurde überraschenderweise
gefunden, dass diese Aufgaben mit einem Kleber auf Polyisocyanat-Basis
zu lösen
sind, wobei der Kleber dadurch gekennzeichnet ist, dass er durch
Umsetzen einer wässrigen
Alkalimetallsilicat-Lösung
mit einem organischen Polyisocyanat hergestellt wird.
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Wenn
ein solcher Kleber zur Bildung von Leimverbindungen in Sandwich-Platten
der oben genannten Art verwendet wird, kann der Brennwert der Leimverbindung
und der Grundierung unter 4 MJ/m2 reduziert
werden, was ein notwendiges Beschichtungsgewicht des Klebers erlaubt,
und die Sandwich-Platten können
so hergestellt werden, dass sie den Anforderungen zur Erreichung
einer A2-Klassifizierung entsprechen.
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Außer den
feuerhemmenden Eigenschaften gemäß EN-13501-1
(A2) zeigen die Kleber der vorliegenden Erfindung alle erforderlichen
mechanischen Eigenschaften, zeigen gute Adhäsion, haben Langzeitstabilität, zeigen
eine zuverlässige
Verarbeitung bei konkurrenzfähigen
Produktionskosten.
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Der
Kleber der vorliegenden Erfindung hat einen Brennwert von unter
30 MJ/kg, vorzugsweise unter 25 MJ/kg, am meisten bevorzugt im Bereich
von 10 bis 20 MJ/kg, was ein Beschichtungsgewicht von 200 bis 400
g/m2 zulässt,
um der A2-Klassifizierung zu entsprechen.
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Die
Kleberformulierung hat im Allgemeinen eine Viskosität von zwischen
100 und 5000 mPa·s,
vorzugsweise zwischen 150 und 3000 mPa·s, was eine Verwendung mit
Hochdruck-Aufprallköpfen,
Bead-Auftragung, Luftmix-Auftragung und luftfreier Auftragung ermöglicht.
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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Sandwich-Platte, umfassend eine
Isolierungsschicht (vorzugsweise anorganisch), die auf wenigstens
einer Seite eine angeklebte Überzugsschicht
hat. Die Sandwich-Platte gemäß der Erfindung
ist dadurch gekennzeichnet, dass die Leimverbindung zwischen der
Isolierungsschicht und der Überzugsschicht
aus einem Kleber, wie er oben beschrieben ist, besteht.
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Platten,
wie sie oben beschrieben wurden, mit einem Mineralwolle- oder zellulären Glaskern
und hergestellt unter Verwendung des Klebers der vorliegenden Erfindung,
haben den neuen kritischen Single-Burning-Item(SBI)-Test bestanden.
Dank der erfindungsgemäßen Kleber
werden die Platten nun als A2 klassifiziert: "nicht brennbar". Diese Klassifizierung ist für die Hersteller
von Sandwich-Platten von immenser Bedeutung, da die Platten nun
noch höheren
Standards genügen.
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Andere
Platteneigenschaften bleiben unverändert. Es gibt keinerlei Nachteile
bezüglich
der Verarbeitung und der erforderlichen Maschinen. Tests zeigen,
dass die mit den neuen Klebern produzierten Platten einen niedrigeren
Brennwert haben, d. h. ihr potenzieller Beitrag zu einem Feuer ist
geringer.
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Es
wurde festgestellt, dass die im Handel verfügbaren wässrigen Alkalimetallsilicate,
normalerweise bekannt als "Wasserglas", zufrieden stellende
Resultate ergeben. Solche Silicate können als M2O·SiO2 dargestellt werden, worin M ein Atom eines
Alkalimetalls darstellt; sie können
im Verhältnis
von M2O:SiO2 differieren. Es
wurde festgestellt, dass die Natriumsilicate in hohem Maße zufriedenstellend
sind, und obgleich die anderen Alkalimetallsilicate, z. B. Kalium-
und Lithiumsilicate, verwendet werden können, sind sie aus wirtschaftlichen
und Leistungsfähigkeits-Gründen weniger
bevorzugt. Gemische aus Natriumsilicaten und Kaliumsilicaten können ebenfalls
verwendet werden; in solchen Fällen
ist das Verhältnis
Na2O/K2O vorzugsweise
99,5:0,5 bis 25:75. Das Molverhältnis
M2O zu SiO2 ist
nicht kritisch und kann innerhalb üblicher Grenzen schwanken,
d. h. zwischen 4 und 0,2, spezieller zwischen 1,5 und 3. Unter Verwendung
des bevorzugten Natriumsilicats kann das Gewichtsverhältnis SiO2:Na2O zum Beispiel
von 1,6:1 bis 3,3:1 variieren. Es wurde allerdings gefunden, dass
es im Allgemeinen vorzuziehen ist, ein Silicat zu verwenden, bei
dem dieses Verhältnis
innerhalb des Bereichs von 2:1 bis 3,3:1 liegt. Die Konzentration
der verwendeten Wassergläser
kann in einfacher Weise entsprechend den Viskositätsanforderungen
oder entsprechend dem notwendigen Wassergehalt verändert werden,
obgleich es bevorzugt ist, Wassergläser mit einem Feststoffgehalt
von etwa 28 bis 55 Gew.-%
oder Wassergläser
mit einer Viskosität
von weniger als 3000 mPa·s,
die für
eine problemfreie Verarbeitung im Allgemeinen erforderlich ist,
zu verwenden.
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Vorzugsweise
werden Wassergläser
verwendet, die nicht vollständig
gesättigt
sind; zu einer gesättigten
Wasserglaslösung
wird Wasser in einer Menge von 1 bis 50 Gew.-%, vorzugsweise 1 bis
40 Gew.-%, am meisten bevorzugt 1 bis 20 Gew.-%, gegeben. In einer
vollständig
gesättigten
Wasserglaslösung
sind fast alle Wassermoleküle
physikalisch an die Ionen, die in den Alkalimetallsilicaten erzeugt
werden, gebunden. Die Verwendung einer solchen bevorzugten Wasserglaslösung führt zu ein
wenig Schäumen
der Kleberzusammensetzung während
des Härtungsprozesses,
wodurch eine bessere Adhäsion
zwischen der glatten außenseitigen
Oberfläche
einer Isolierungsplatte und der rauen und offenporigen Oberfläche ihres
inneren Kernmaterials, zum Beispiel Polyurethan-Schaumstoff, Polystyrol-Schaumstoff
und Mineralwolle, bereitgestellt wird.
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Beispiele
für geeignetes
im Handel erhältliches
Wasserglas sind Crystal 0072, Crystal 0079 und Crystal 0100S (alle
auf Na-Basis), erhältlich
von INEOS Silicates, und Metso 400 (auf K-Basis), erhältlich von
INEOS.
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Es
ist auch möglich,
die Silicat-Lösung
in situ herzustellen, indem eine Kombination aus festem Alkalimetallsilicat
und Wasser verwendet wird.
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Das
in der vorliegenden Erfindung verwendete Polyisocyanat kann eine
beliebige Anzahl von Polyisocyanaten, einschließlich, aber nicht beschränkt auf,
Isocyanate vom Toluoldiisocyanat(TDI)-, Diphenylmethandiisocyanat(MDI)-Typ
und Präpolymere
dieser Isocyanate umfassen. Vorzugsweise hat das Polyisocyanat wenigstens
einen und vorzugsweise wenigstens zwei aromatische Ringe in seiner
Struktur, und ist ein flüssiges Produkt.
Polymere Isocyanate mit einer Funktionalität von größer als 2 sind bevorzugt.
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Das
Diphenylmethandiisocyanat (MDI), das in der vorliegenden Erfindung
verwendet wird, kann in der Form seiner 2,4'-, 2,2'- und 4,4'-Isomeren und Gemischen davon, den Gemischen
von Diphenylmethandiisocyanaten (MDI) und Oligomeren davon, die
auf dem Fachgebiet als "rohes" oder polymeres MDI
(Polymethylen-polyphenylen-polyisocyanate) bekannt sind, die eine
Isocyanat-Funktionalität
von mehr als 2 haben, oder eines ihrer Derivate, die eine Urethan-,
Isocyanurat-, Allophonat-, Biuret-, Uretonimin-, Uretdion- und/oder Iminooxadiazindion-Gruppen
haben, und Gemische derselben vorliegen.
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Beispiele
für andere
geeignete Polyisocyanate sind Tolylendiisocyanat (TDI), Hexamethylendiisocyanat
(HMDI), Isophorondiisocyanat (IPDI), Butylendiisocyanat, Trimethylhexamethylendiisocyanat,
Di(isocyanatocyclohexy)methan, Isocyanatomethyl-1,8-octandiisocyanat
und Tetramethylxylendiisocyanat (TMXDI).
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Bevorzugte
Polyisocyanate für
die Erfindung sind die Semi-Präpolymere
und Präpolymere,
die durch Umsetzung von Polyisocyanaten mit Verbindungen, die mit
Isocyanat reaktive Wasserstoffatome enthalten, erhalten werden können. Beispiele
für Verbindungen,
die mit Isocyanat reaktive Wasserstoffatome enthalten, umfassen
Alkohole, Glykole oder sogar relativ hochmolekulargewichtige Polyetherpolyole
und Polyesterpolyole, Mercaptane, Carbonsäuren, Amine, Harnstoff und
Amide. Besonders geeignete Präpolymere
sind Reaktionsprodukte von Polyisocyanaten mit einwertigen oder
mehrwertigen Alkoholen. Die Präpolymere
werden durch herkömmliche
Verfahren hergestellt, z. B. durch Umsetzung von Polyhydroxyl-Verbindungen,
die ein Molekulargewicht von 400 bis 5000 haben, insbesondere Mono-
oder Polyhydroxylpolyethern, gegebenenfalls vermischt mit mehrwertigen
Alkoholen, die ein Molekulargewicht von unter 400 haben, mit Überschussmengen von
Polyisocyanaten, zum Beispiel aliphatischen, cycloaliphatischen,
araliphatischen, aromatischen oder heterocyclischen Polyisocyanaten.
Als Beispiele für
Polyetherpolyole werden Polyethylenglykol, Polypropylenglykol, Polypropylenglykol-ethylenglykol-Copolymer,
Polytetramethylenglykol, Polyhexamethylenglykol, Polyheptamethylenglykol,
Polydecamethylenglykol und Polyetherpolyole, erhalten durch Ringöffnungs-Copolymerisation
von Alkylenoxiden wie Ethylenoxid und/oder Propylenoxid, mit mit
Isocyanat reaktiven Initiatoren mit einer Funktionalität von 2
bis 8 angegeben. Polyesterdiole, die durch Umsetzung eines mehrwertigen
Alkohols und einer mehrbasigen Säure
erhalten werden, werden als Beispiele für die Polyesterpolyole angegeben.
Als Beispiele für
den mehrwertigen Alkohol können
Ethylenglykol, Polyethylenglykol, Tetramethylenglykol, Polytetramethylenglykol,
1,6-Hexandiol, 3-Methyl-1,5-pentandiol, 1,9-Nonandiol, 2-Methyl-1,8-octandiol
und dergleichen angegeben werden. Als Beispiele der mehrbasigen
Säure können Phthalsäure, Dimersäure, Isophthalsäure, Terephthalsäure, Maleinsäure, Fumarsäure, Adipinsäure, Sebacinsäure und
dergleichen angegeben werden.
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In
einer besonders bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung werden Präpolymere
als die Polyisocyanat-Komponente verwendet, die eine durchschnittliche
Funktionalität
von 2 bis 2,9, vorzugsweise 2,1 bis 2,6, eine maximale Viskosität von 6000
mPa·s
und einen Isocyanat-Gehalt von 6 bis 30 Gew.-%, vorzugsweise 10
bis 26 Gew.-%, haben.
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Bevorzugte
Polyisocyanate zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung sind
MDI-basierte, einschließlich Derivate
von MDI, zum Beispiel Uretonimin-modifiziertes MDI, und MDI-Präpolymere.
Diese Polyisocyanate haben typischerweise einen NCO-Gehalt von 5
bis 32 Gew.-%, vorzugsweise 10 bis 31 Gew.-%, und eine Viskosität zwischen
100 und 5000 mPa·s,
vorzugsweise 150 bis 2000 mPa·s.
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Die
relativen Verhältnisse
des Alkalimetallsilicats und des Polyisocyanats können variiert
werden, was zu Produkten mit unterschiedlichen physikalischen Charakteristika
führt,
die wahrscheinlich auch in der chemischen Struktur differieren.
Im Allgemeinen ist es wünschenswert,
einen Überschuss
des Silicats zu verwenden, d. h. eine Menge, die größer als
die ist, die stöchiometrisch äquivalent
zu dem verwendeten Polyisocyanat ist. Andererseits ist es wichtig,
nicht so wenig Polyisocyanat zu verwenden, dass eine ungenügende Reaktion auftritt.
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Typischerweise
ist das Gewichtsverhältnis
zwischen Wasserglas (mit einem SiO2-Gehalt
von etwa 30%) und Polyisocyanat zwischen 1:2 und 5:1, am bevorzugtesten
zwischen 1:1 und 2:1. Unter 1:2 ist die Feuerbeständigkeit
nicht zufriedenstellend, über
3:1 vermindert sich die Bindungsfestigkeit.
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Die
Aktivität
des Reaktionsgemisches kann sowohl durch das Isocyanat-Silicat-Verhältnis als
auch durch Verwendung von Katalysatoren eingestellt werden. Beispiele
für geeignete Katalysatoren
sind solche, die per se bekannt sind, einschließlich tertiärer Amine, z. B. Triethyl-,
Tripropyl-, Tributyl- und Triamylamin, N-Methylmorpholin, N,N-Dimethylcyclohexylamin,
N,N-Dimethylbenzylamin, 2-Methylimidazol, Pyrimidin, Dimethylanilin
und Triethylendiamin. Beispiele für tertiäre Amine, die mit Isocyanat
reaktive Wasserstoffatome enthalten, sind Triethanolamin und N,N-Dimethylethanolamin.
Andere geeignete Katalysatoren sind Silamine, die Kohlenstoff-Silicium-Bindungen
haben, und Stickstoff enthaltende Basen, z. B. Tetraalkylammoniumhydroxide;
Alkalihydroxide, Alkaliphenolate und Alkalialkoholate. Gemäß der vorliegenden
Erfindung können
auch metallorganische Verbindungen, speziell Organozinnverbindungen,
als Katalysatoren verwendet werden.
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Ein
besonders bevorzugter Katalysator ist 2,2'-Dimorpholinodiethylether (im Handel
verfügbar
von Huntsman Corporation unter der Handelsbezeichnung JEFFCAT DMDEE)
und DABCO EG, im Handel verfügbar
von Air Products.
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Die
Katalysatoren werden im Allgemeinen in einer Menge von 0,001 bis
10 Gew.-%, bezogen auf die gesamte Kleberformulierung, verwendet.
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Die
Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung können andere optionale Komponenten
umfassen, wie Additive, die typischerweise in Kleberzusammensetzungen
verwendet werden, z. B. Netzmittel, Dispergierhilfsmittel, Verdickungsmittel,
oberflächenaktive
Mittel, Pigmente, mineralische Füllstoffe,
Entschäumungsmittel
und antimikrobielle Mittel. Vorzugsweise werden allerdings solche
Additive, wie zum Beispiel Füllstoffe
und Lösungsmittel,
in der vorliegenden Erfindung nicht eingesetzt. Auch Substanzen,
wie zum Beispiel hydrolysiertes Sojaprotein, wie es in
US 2002/0031669 und in
US 6231985 beschrieben ist,
oder Polyvinylalkohol, wie in
GB
1423558 beschrieben, werden üblicherweise nicht in die vorliegende
Kleberzusammensetzungen eingearbeitet.
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Die
Herstellung des Klebers gemäß der Erfindung
ist einfach. Alles was notwendig ist, ist, das flüssige Polyisocyanat
mit der wässrigen
Alkalisilicat-Lösung
homogen zu vermischen, wonach das Gemisch im Allgemeinen härtet und
in geeigneten Zeiträumen
hart wird, was von der Auftragungsvorrichtung abhängt.
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Das
herkömmliche
Verfahren zur Herstellung von Alkalisilicat-Polyisocyanat-Verbundmaterialien
beinhaltet das Mischen einer ersten Komponente, die typischerweise
ein Alkalisili cat, Wasser und gegebenenfalls einen Katalysator,
ein oberflächenaktives
Mittel und ein Netzmittel umfasst, mit einer zweiten Komponente,
die typischerweise ein Polyisocyanat umfasst. Nachdem die erste
und die zweite Komponente miteinander vermischt sind, läuft die
Reaktion unter Bildung eines gehärteten
Verbundmaterials (Composite) ab. Alternativ kann der Katalysator
in die Polyisocyanat-Zusammensetzung anstatt in die Alkalisilicat-Wasser-Komponente eingearbeitet
werden.
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Wenn
der Kleber eine lange Topfzeit hat, dann kann er manuell unter Verwendung
von Bürsten,
Walzen, gekerbten Kellen, Beschichtungsmessern, Walzenbeschichtern
oder durch Gießen
oder Sprühen
aufgetragen werden. Schnell reagierende Systeme müssen jedoch
unter Verwendung von Mess-Misch-Verteil-Einheiten aufgetragen werden,
und statische Mischer sind zur Auftragung von geringen Volumina
adäquat,
allerdings sind dynamische Mischer für größere Volumina erforderlich.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird der Kleber in Sandwich-Platten verwendet, die einen
inneren Kernisolator (vorzugsweise nicht brennbare Mineralfaser,
Baumaterialklasse A1 gemäß DIN 4102-1,
zum Beispiel Steinwolle) (bevorzugte Dicke zwischen 4 und 15 cm)
umfassen, der mit Deckschichten aus Metall, Gips oder Keramik an
einer oder beiden Seiten ausgestattet ist. Die Deckschichten sind
an den inneren Kern geklebt, wobei der erfindungsgemäße Kleber
verwendet wird, der in einer Menge von zwischen 50 und 400 g/m2, abhängig
vom Brennwert des verwendeten Klebers, aufgetragen wird.
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Solche
Verbundmaterial-Platten genügen
dem A2-Brandrating nach der neuen Euroklasse.
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Verbundmaterialien
gemäß der vorliegenden
Erfindung besitzen viele Vorteile. Sie sind wirksame Wärmeisolatoren
und haben starre Strukturen mit einer guten Leistungsfähigkeit
bezüglich
des Brandverhaltens. Die Verbundmaterialien sind auch wirtschaftlich
herzustellen (durch ein Doppelbandverfahren).
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Die
verschiedenen Aspekte dieser Erfindung werden durch die folgenden
Beispiele veranschaulicht, aber nicht eingeschränkt.
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In
diesen Beispielen wurden die folgenden Ingredienzien verwendet:
- CRYSTAL 0100S:
- Natriumwasserglas
(Molverhältnis
SiO2:Na2O 2:1),
erhältlich
von INEOS Silicates, enthaltend 28,0–29,5% Silicat, mit einer Dichte
von 1,49 g/ml und einer Viskosität
bei 20°C von
380–420
mPa·s
- PYRAMID P40:
- sprühgetrocknetes
Natriumdisilicat-Pulver (Molverhältnis
SiO2:Na2O 2:2,2),
erhältlich von
INEOS Silicates, enthaltend 52–54,5%
Silicate, mit einer Dichte von 1,37 g/ml
- SUPRASEC 1007:
- Präpolymer mit einem NCO-Wert
von 6,8%, basierend auf einem MDI-Gemisch und einem Polyetherpolyol mit
einem MG von 6000, erhältlich
von Huntsman Polyurethanes
- SUPRASEC 2017:
- Präpolymer mit einem NCO-Wert
von 16%, basierend auf einem MDI-Gemisch
und einem Polyetherpolyol mit einem MG von 4000, erhältlich von
Huntsman Polyurethanes
- SUPRASEC 2026:
- Präpolymer mit einem NCO-Wert
von 21,4%, basierend auf einem MDI-Gemisch und einem Polyetherpolyol-Gemisch,
erhältlich
von Huntsman Polyurethanes
- SUPRASEC 2008:
- Präpolymer mit einem NCO-Wert
von 10,2%, basierend auf einem MDI-Gemisch und einem Polyetherpolyol mit
einem MG von 4000, erhältlich
von Huntsman Polyurethanes
- SUPRASEC 5025:
- polymeres MDI, erhältlich von
Huntsman Polyurethanes
- ISO 2:
- Präpolymer mit einem NCO-Wert
von 21,4%, basierend auf einem MDI-Gemisch und einem Polyetherpolyol
mit einem MG von 4000
- ISO 3:
- Präpolymer mit einem NCO-Wert
von 21,4%, basierend auf einem MDI-Gemisch und einem Polyesterpolyol
mit einem MG von 2000
- DMDEE:
- 2,2'-Dimorpholinodiethylether-Katalysator
- SUPRASEC
- ist eine Marke von
Huntsman International LLC.
-
BEISPIEL 1:
-
Kleberzusammensetzungen
wurden hergestellt, die die Ingredienzien, wie sie in Tabelle 1
aufgelistet sind (Mengen in Gramm angegeben), enthalten. 1 Gew.-%
Wasser wurde zu der Crystal 0100S-Lösung vor einer Verwendung gegeben.
Die verschiedenen Komponenten wurden bei niedriger Scherrate für etwa 15
Sekunden gemischt. Tabelle 1
Formulierung
Nr. | 1 | 2 | 3 | 4 |
CRYSTAL
0100S | 35 | 35 | 35 | 70 |
SUPRASEC
1007 | 35 | 0 | 0 | 0 |
SUPRASEC
2017 | 0 | 35 | 0 | 35 |
SUPRASEC
2026 | 0 | 0 | 35 | 0 |
DMDEE | 0,5 | 1 | 1 | 0,5 |
-
Jeder
dieser Kleber wurde in einer Menge von 100 bis 120 g/m
2 auf
die Oberfläche
eines Aluminiumsubstrats aufgetragen. Nach 10 bis 15 Sekunden wurde
das Aluminiumsubstrat auf ein Holzsubstrat gepresst. Nach dem Härten wurde
die Bindefestigkeit gemäß dem Standard
NBN EN 205 gemessen. Die Resultate für die Bindefestigkeiten, die
für die
verschiedenen Klebersysteme gemessen wurden (in MPa), sind in Tabelle
2 angegeben. Als Referenzklebersystem wurde ein im Handel (von Huntsman
Polyurethanes) erhältliches
Polyisocyanat-basiertes System aus SUPRASEC 2026 und DALTOFOAM TR44203
verwendet (Mischverhältnis 66:34). Tabelle 2
Kleberformulierung Nr. | Referenz
A | 1 | 2 | 3 | 4 |
Bindefestigkeit | 0,475 | 0,442 | 1,223 | 0,382 | 1,180 |
-
Diese
Resultate zeigen, dass die Kleberformulierungen der Erfindung Bindefestigkeiten
bereitstellen, die äquivalent
zu denen der Klebersysteme auf Polyisocyanat-Basis des Stands der
Technik sind oder manchmal sogar besser sind.
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BEISPIEL 2:
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Kleberzusammensetzungen
wurden hergestellt, die die Ingredienzien enthalten, wie sie unten
in Tabelle 3 angegeben sind (Mengen in Gewichtsteilen angegeben).
1 Gew.-% Wasser wurde zu der Crystal 0100S-Lösung vor der Verwendung gegeben. Tabelle 3
Formulierung
Nr. | 5 | 6 | 7 | 8 |
CRYSTAL
0100S | 50 | 66,7 | 66,7 | 66,7 |
SUPRASEC
2026 | 50 | 33,3 | 0 | 0 |
SUPRASEC
1007 | 0 | 0 | 33,3 | 0 |
SUPRASEC
2008 | 0 | 0 | 0 | 33,3 |
-
Die
Feuereigenschaften bzw. das Brandverhalten jedes dieser Kleber wurde
gemäß dem Feuertest nach
DIN 4202 gemessen.
-
Die
Resultate sind als Flammenhöhe
(in cm) in Tabelle 4 angegeben. Eine Flammenhöhe von weniger als 15 cm bedeutet,
dass das Produkt gemäß DIN 4201
als 62 klassifiziert wird. Ein Produkt mit einer Flammenhöhe von über 15 cm
wird als 63 klassifiziert. Als Referenzklebersystem wurde ein im
Handel (von Huntsman Polyurethanes) erhältliches Polyisocyanat-basiertes
System aus SUPRASEC 5025 und DALTOFOAM TR42000 verwendet (Mischverhältnis 66:34). Tabelle 4
Kleberformulierung Nr. | Referenz
B | 5 | 6 | 7 | 8 |
Flammenhöhe | > ±15 | 1–2 | 0–0,5 | 0–0,5 | 0,5 |
-
Diese
Resultate zeigen, dass die Leistungsfähigkeit der erfindungsgemäßen Kleber
bezüglich
DIN 4201 p1, der kleine Flammentest, im Vergleich zu Polyisocyanat-basierten
Klebern des Stands der Technik wesentlich verbessert ist.
-
BEISPIEL 3:
-
Es
wurden Kleberzusammensetzungen hergestellt, die die Ingredienzien
enthalten, wie sie unten in Tabelle 5 aufgelistet sind (Mengen sind
in Gramm angegeben). 1 Gew.-% Wasser wurde zu der Crystal 0100S-Lösung vor
Verwendung gegeben.
-
Der
Brennwert dieser Klebersysteme und auch der Referenzsysteme A und
B, wie sie oben spezifiziert wurden, wurde gemäß EN ISO 1716 gemessen. Die
Resultate als Brennwert (in MJ/kg) sind ebenfalls in Tabelle 5 angegeben.
-
Diese
Resultate zeigen, dass der Brennwert der Formulierungen gemäß der Erfindung
immer viel niedriger ist als der von Kleberformulierungen des Stands
der Technik. Man kann auch sehen, dass die Charakteristika des Polyisocyanats
eine unbedeutende Rolle bei der Leistungsfähigkeit des Klebers spielen.
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Basierend
auf diesen Brennwerten kann man die maximale Menge an Kleber bestimmen,
die auf das Substrat aufgetragen werden kann und mit der noch eine
A2-Klassifizierung erhalten werden kann: Für Referenz A und B sind diese
Mengen 102 bzw. 105 g/m
2, wohingegen sie
für Formulierungen
gemäß der Erfindung Nr.
9 und 13 172 bzw. 267 g/m
2 sind. Da in der
vorliegenden Erfindung mehr Kleber aufgetragen werden kann, kann
die Kleberpenetration in das Substrat (z. B. Mineralwolle) verstärkt werden. Tabelle 5
Formulierung
Nr. | Ref.
A | Ref.
B | 1 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 |
CRYSTAL 0100S | | | 35 | 35 | 35 | 35 | 35 | 70 | 70 | 70 |
SUPRASEC
1007 | | | 35 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
SUPRASEC
2026 | | | 0 | 35 | 0 | 35 | 35 | 35 | 0 | 0 |
SUPRASEC
5025 | | | 0 | 0 | 35 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
ISO
2 | | | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 35 | 0 |
ISO
3 | | | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 35 |
Wasser | | | 0 | 0 | 0 | 1 | 3 | 0 | 0 | 0 |
DMDEE | | | 0,5 | 0,1 | 0,1 | 0,1 | 0,1 | 0,1 | 0,1 | 0,1 |
Brennwert | 39,3 | 38,1 | 21,7 | 23,2 | 22,6 | 23,3 | 22,5 | 15,0 | 12,6 | 14,0 |
-
BEISPIEL 4:
-
Die
Bindefestigkeit beim Binden von Stahl an EPS mit einigen der obigen
Kleberformulierungen, die in verschiedenen Mengen (angegeben in
g/m
2) aufgetragen wurden, wurde visuell
untersucht. Die Resultate sind in Tabelle 6 angegeben (OK bedeutet
Substratversagen). Tabelle 6
Formulierung
Nr. | Ref.
A | Ref.
A | 9 | 13 | 13 | 13 |
Menge | 185 | 93 | 215 | 117 | 82 | 62 |
Bindefestigkeit | OK | OK | OK | OK | OK | ±OK |
-
Nur
bei einer sehr niedrigen Dosierung des Klebers versagten die Bindungen.
-
BEISPIEL 5:
-
Eine
gesättigte
Lösung
von Pyramid P40-Pulver und Wasser wurde hergestellt und unter Verwendung verschiedener
Polyisocyanate gehärtet,
wie in Tabelle 7 angegeben ist. Diese gehärteten Materialien zeigen keinerlei
Schäumen. Tabelle 7
Formulierung
Nr. | 16 | 17 | 18 | 19 |
PYRAMID
P40, gesättigte Lösung | 35 | 35 | 35 | 70 |
SUPRASEC
1007 | 35 | 0 | 0 | 0 |
SUPRASEC
2017 | 0 | 35 | 0 | 35 |
SUPRASEC
2026 | 0 | 0 | 35 | 0 |
-
Zu
der gesättigten
Lösung
von Pyramid P40 wurden, wie oben beschrieben, variierende Mengen
an Wasser zugesetzt, wie es in Tabelle 8 unten angegeben ist. In
all diesen Klebersystemen trat beim Härten ein Schäumen auf.
Die Zugabe von mehr als 40 Gew.-% Wasser resultiert in brüchigeren
Adhäsionsschichten. Tabelle 8
Formulierung Nr. | 20 | 21 | 22 | 23 | 24 | 25 | 26 |
PYRAMID
P40, gesättigte
Lösung | 50 | 50 | 50 | 50 | 50 | 50 | 50 |
Wasser | 1 | 2 | 5 | 10 | 20 | 40 | 50 |
SUPRASEC 2017 | 50 | 50 | 50 | 50 | 50 | 50 | 50 |