WO1999059733A2 - Werkstoff und verfahren zum schutz von oberflächen bei der behandlung mit mechanischen, chemischen oder photochemischen mitteln - Google Patents

Werkstoff und verfahren zum schutz von oberflächen bei der behandlung mit mechanischen, chemischen oder photochemischen mitteln Download PDF

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WO1999059733A2
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    • C09D175/02—Polyureas

Definitions

  • the invention relates to a material and a method for protecting surfaces during treatment with mechanical, chemical or photochemical agents.
  • the surfaces which are not to be treated are sealed in a pore-tight manner by a protective layer which is applied to the surface to be treated on both sides. Only the surface to be treated is either not protected or is removed from the applied protective layer before the treatment process, so that the chemical or mechanical action can be guaranteed.
  • the protective layer is removed after the respective treatment process.
  • the subsequent step can then either be a further treatment of the same type using the same method (eg repeated etching or blasting) or a new different processing step (eg etching or blasting of a surface and subsequent painting process).
  • Products containing various solvents such as e.g. B. bituminous products, co-polymers etc.
  • pasty products or waxes or fats of various types are used. Outside the use of partly self-adhesive protective films of different chemical compositions should be mentioned.
  • Suction systems using suitable filters must create a human-friendly working atmosphere.
  • a time-consuming manufacturing step must be scheduled in the manufacturing process in order to accomplish the evaporation of the solvent.
  • the regeneration of the solvents must also be carried out. Accordingly, there is also the need for environmentally friendly disposal of the regenerated solvent and the materials containing residual solvent.
  • Pastose products and fats, waxes etc. need to be removed by thermal processes or rinsing processes, some of which in turn require the use of non-aqueous solvents. This makes the problem of environmental pollution evident.
  • the invention provides a sprayable, a pourable and a spreadable variant of the material, so that all processing options are available.
  • the invention encompasses aspects of the material quality, the properties of the sealing layer, the application of this material and the processing method.
  • the subject matter of the invention is a chemical substrate which passes through during the application to the metal surface
  • the preferred reaction is a polyaddition of one or more reactants.
  • polyether alcohols have high Polyemeranteil as 'dispersions of polymeric urea (PHD) or styrene-Acry' lnitril- copolymer (SAN), polymethylene polyureas or NEN -melami-, diamines, polytetrahydrofuran, polybutadiene / mixtures of several of these substances, as well as pre-adducts and hybrids, WO j 99/597 / 3 ⁇ 3S PCT / DE99 / 01495
  • Diols Diols, triols, in particular triols with exclusively primary hydroxyl groups and polyether alcohols based on these triols, organic acids containing aliphatic, aromatic or cycloaliphatic segments with at least two carboxyl groups.
  • Tertiary aliphatic, cycloaliphatic, bicycloaliphatic and aromatic components are used as catalysts.
  • Organometallic compounds and / or organic paroxides and / or ketones can also be used.
  • the second starting material is a substance which, due to its chemical structure, is also capable of a polyaddition reaction by accepting the acidic proton and breaking down double bonds.
  • This starting piece can be at least two functional aliphatic, aromatic organic compounds and / or pre-adducts of aliphatic and / or aromatic organic compounds with substances which contain an acidic proton.
  • liquid components in the viscosity range from 25000 mPas to 50 mPas, preferably in the range from 400-8000 mPas at 25 ° C.
  • moisture-extracting agents so-called aluminosilicates
  • the content should be between 1.5% and 20%, preferably between 3 and 15%.
  • polymers with different types of polymer formation reactions such as unsaturated polyesters, polycaroonates, polyethylene melts, etc., or thermoplastic polymers and thermoplastic polyurethanes are added to the polyaddition mixture.
  • the proportion of these components can be 0.5% - 50%, preferably 5% - 30%.
  • the components regardless of whether they are two-component or multi-component mixtures, must be reactive. They have different reactivity profiles.
  • the reaction should start within 0.5 s to 30 s at an ambient temperature of 25 ° C with a sprayable variant and menhalo from 30 s to 30 min. with a pourable, as well as 5 mm. up to 180 min. with a spreadable variant.
  • the polymer should have cured within 10 - 60 s.
  • the pourable mixture should be within 5 mm. up to 90 mm. harden and the spreadable mixture within 15 mm. up to 420 mm. (7h).
  • the polymer should have good elasticity in the fully reacted state.
  • the elongation at break should be between 100% and 700%, but preferably between 250% and 600%.
  • the Shore hardness of the polymer should be between 30-95 Shore A, preferably 50-92 Shore A.
  • the polymer material must be resistant to chemical substances such as acids and bases and various mordants. This is
  • the polymer should be able to be cut with laser beams. With this cutting technique, the polymer must be able to be cut behind the cutting jet without residue and / or with controlled adhesive thicknesses.
  • the adhesion of the polymer material to the surface must not be lost in the contact area of the laser beam, especially at the interfaces of the remaining protective film, since chemical treatments in e.g. B. etching baths, the reduction in the adhesion in the contact area causes an underwashing of the polymer. Undermining of this type leads to inexact etching of the surface in the border area.
  • the adhesion of the polymer should, according to the frequently handled pellet method, be an initial value in the normal case 20, - 800 gladly -1 and in the case of the application of this polymer material preferably 50 - 300 gladly " Ideally, it should be so large that the tensile strength and tear resistance of the polymer is so much greater than the peel force that the polymer can be removed from the surface in one operation without great effort and without great effort.
  • the polymer can be removed from the metal surface without leaving any residue and that it can be WO 99/59733 ", -, -," -.
  • PCT / DE99 / 01495 most cases can be processed without further treatment.
  • the consistency of the starting materials must be chosen so that good mixing, which brings about optimal homogeneity of the polymer, can be ensured with simple processing machines.
  • the polymer film In both the sprayable and the pourable variant, the polymer film must have a layer thickness of 50 microns (microns) to 500 microns (microns), preferably 100-300 microns (microns).
  • the spreadable variant should be applied in a layer thickness of 25 - 250 microns (micron). Thinner or thicker layer thicknesses often only have consumption disadvantages without an improvement in the process.
  • This polymer material can be used as an "in-situ" protective layer with self-adhesive properties on grease and corrosion-free surfaces for all applications in which changes in the surface quality and / or a reduction in the wall thicknesses are to be achieved.
  • the advantage of the polymer material according to the invention is the fact that, in addition to good corrosion protection, it also has good chemical resistance to alkalis and acids. Due to a precisely set liability of the polymeric material can of treated, untreated (but dust and grease-free) or painted metal surfaces without leaving a residue by Pellvor réelle away 'will. To mention should be made of the fact that laser cuts can also be carried out cleanly.
  • this material can in turn be installed as an environmentally friendly regenerate m new materials or can be fed into a briquetted form for thermal utilization due to its calorific value.
  • This seal is particularly important for etching processes that are carried out in the aerospace industry or in the automotive industry or tool and machine construction on aluminum materials for the purpose of changing wall thicknesses without changing the structure of the aluminum material.
  • the metal surface is repeatedly etched with warm caustic baths of sodium hydroxide solution with small amounts of additives at 80-85 ° C to the desired thickness. Special care must be taken to ensure that the polymer material adheres to the protected aluminum part in the area of the boundary, ie partial loosening of the protective layer leads to creeping under the polymer material and leads to an unacceptable, unclean cut on the etched edge.
  • the polymer material according to the invention fulfills this requirement in all modifications.
  • Temporary corrosion protection for vehicles (instead of wax treatment) of all kinds, e.g.
  • Temporary protective film for electronic goods and apparatus as well as full material with acceptable properties or using electronic components such as lamps, capacitors and coils.
  • Marking methods are used to standardize the polymer material.
  • the raw materials are mixed homogeneously with one another in a low pressure or high pressure process using a suitable mixing head. It is of great importance that from the beginning to the end of the volume flow a constant mixing quality is achieved with a low air load.
  • a mixing head with a downstream, rotating static mixer or a mixing head with static mixing by means of deflection channels is preferably used.
  • the reaction mixture must be injected into the reaction chamber via suitable nozzles.
  • Special round jet nozzles made of metal, ceramic or plastic with nozzle diameters of 0.2-1.5 mm have proven to be excellently suitable nozzles, operating in the component pressure range from 20 to 250 bar, preferably in the range from 50 to 150 bar was ⁇ en.
  • Temperature control is extremely important when processing the components. In general, the processing temperatures are 30 - 60 ° C for two-component systems. In ⁇ en erf dungsgeABAen polymer materials, however, the most favorable processing temperature is in the 3ere ⁇ ch between 60 and 100 C C preferably between 65 and 80 ° C.
  • the geometry of the mixing head and the nozzles as well as the discharge capacity of the metering pumps are designed so that the volume flow emerges turbulently from the mixing head. It is not necessary to mix it with air or other gases.
  • This application includes all manual methods of applying the polymer material according to the invention, which are also known from paint processing. It is only necessary to pay attention to the different viscosities of the reaction mixture which is prepared from the starting reaction components by stirring. These viscosities increase with increasing reaction time. Therefore, special attention should be paid to the use of water-absorbing agents that prevent visual acuity reactions with the surrounding humidity.
  • Usual hand tools for spreading the polymer material are brushes of all kinds, fur rollers, etc.
  • the layer thicknesses to be applied are generally thinner than those in casting and spraying applications.
  • a typical example of a spreadable P 'olyharn- material formulation consisting of the following components A and B, equal volumes of the two are gemisdht:
  • the A component (polyol fraction) consists of:
  • the B component (diisocyanate fraction) consists of: 0.87 mol dusocyanate;
  • B component consisting of a prepolymer, which is synthesized from a polypropylene polyol and pure MDI in such a composition that the polypropylene glycol is in a 10-fold molar excess over the MDI.
  • a free NCO content of the prepolymer is in the range of 16 (% (w / w)) results.

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Abstract

Werkstoff zum Schutz von Oberflächen bei der Behandlung mit mechanischen, chemischen oder photochemischen Mitteln, wobei der Werkstoff aus mindestens zwei Komponenten besteht, die erst kurz vor dem Auftrag auf die zu schützende Oberfläche gemischt werden. Vorzugsweise bildet sich der Werkstoff erst nach dem Aufbringen der vermischten Komponenten auf die zu schützende Oberfläche durch Polykondensation, Polymerisation oder Polyaddition. Verfahren zum Schutz von Oberflächen bei der Behandlung mit mechanischen, chemischen oder photochemischen Mitteln, bei dem eine Schutzschicht aus einem Polymerwerkstoff auf den zu schützenden Oberflächen aufgebracht wird, wobei mindestens zwei Komponenten, die miteinander zu dem Polymerwerkstoff reagieren, erst kurz vor dem Auftragen auf die zu schützende Oberfläche gemischt werden.

Description

Werkstoff und Verfahren zum Schutz von Oberflächen • bei der Behandlung mit mechanischen, chemischen oder photochemischen Mitteln .
Die Erfindung betrifft einen Werkstoff und ein Verfahren zum Schutz von Oberflächen bei der Behandlung mit mechanischen, chemischen oder photochemischen Mitteln.
Bei chemischen oder mechanischen Behandlungen von Oberflächen werden nach dem bekannten Stand der Technik die nicht zu behandelnden Oberflächen durch eine Schutzschicht, die beidsei- tig auf die zu behandelnde Oberfläche aufgebracht wird, porendicht versiegelt. Lediglich die zu behandelnde Oberfläche wird entweder nicht geschützt oder aber vor dem B'ehandlungs- vorgang von der angebrachten Schutzschicht befreit, so daß die chemische oder mechanische Einwirkung gewährleistet werden kann.
Nach dem jeweiligen Behandlungsvorgang wird die Schutzschicht entfernt. Es kann dann im Folgeschritt entweder eine weitere gleichartige Behandlung mit der gleichen Methode .(z.B. mehrmaliges Ätzen oder Strahlen) oder ein neuer andersartiger Verarbeitungsschritt erfolgen (z.B. Ätzen oder Strahlen einer Oberfläche und anschließender Lackiervorgang) . Als Schutzschichten werden häufig losemittelnaltige Produkte unterschiedlichen Charakters benutzt, wie z. B. bituminöse Produkte, Co-Polymere etc. Weiterhin kommen pastose Produkte oder Wachse oder Fette unterschiedlichster Art zum Einsatz. Auen der Einsatz teils selbstklebender Schutzfolien unterschiedlichster chemischer Zusammenstellung ist zu erwähnen.
Alle diese Verfahren haben anwendungstechnische Nachteile, die entweder im Hinblick auf den Umweltschutz oder die Verar- beitungszeit oder die Applikationsfahigkeit bei kompliziert geformter Teiler zum Tragen kommen.
So naben lose ittelhaltige, nicht wasserige Schutzbeschich- tungen beispielsweise den Nachteil extremer Umweltbelastung durch das Entstehen von Losemitteldampfen bei der Verarbeitung. In vielen Fallen liegt der Losem ttelanteil be mehr als 70% der Schutzbeschichtung.
Der Flammpunkt eines solchen Schutzbeschichtungsmateπals ist im Anlieferungszustande häufig sehr niedrig (< 5°C)
Absaugungen unter Verwendung von geeigneten Filtern (z.B. Ak- tιvκohle) müssen menschengerechtes Arbeitsklima schaffen. Es muß ein zeitaufwendiger Fertigungsschritt in den Fertigungs- ablauf eingeplant werden, um das Abdunsten des Losemittels zu bewerkstelligen. Ebenso muß die Regenerierung der Losemittel vorgenommen werden. Es ergibt sich demnach auch die Notwendigkeit der umweltschonenden Entsorgung der Regeneratlosemit- tel und der Losemittel-Restmengen enthaltenden Werkstoffe.
Wasserige Schutzbeschichtungen erfüllen derzeitig häufig nicht die an sie gestellten Anforderungen im Hinblick auf wvj yy/^ /-" PCT/DE99/01495
scnnelle, zuverlässige Verabeitung und hmre cnenαe chemische Beständigkeit.
Pastose Produkte und Fette, Wachse etc. bedürfen der Entfer- nung durcn thermische Verfahren oder Spulvorgange, die teilweise wiederum den Einsatz nicht wasseriger Losemittel verlangen. Damit wird die Problemstellung der Umweltbelastung evident .
Der Einsatz von Schutzfolien ist bei kompliziere geformten Teilen schwierig und zeitaufwendig. Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen Werkstoff und ein Verfahren zum- Schutz von Oberflacnen bei der Behandlung mit mechanischen, chemischen oder photochemischen Mitteln zur Verfugung zu stellen, wel- ches wesentlich geringere Umweltbelastungen verursacht und trotzdem auch sehr komplizierte Oberflachenstrukturen wirkungsvoll schützen kann. Erfindungsgemaß wird diese Aufgabe mit einem Werkstoff gem. Anspruch 1 oder einem Verfahren gem. Anspruch 18 gelost.
Die Unteranspruche bescnreiben weitere bevorzugte Ausfuhrungsformen der Erfindung.
Die Erfindung stellt dabei eine spruhfahige, eine gießfahige und eine streichfähige Variante des Werkstoffs zur Verfugung, so daß alle Verarbeitungsmoglichkeiten zur Verfugung stehen.
Die Erfindung umfaßt dabei Aspekte der Werκstoffbeschaffen- heit, der Eigenschaften der Versiegelungsschicht , der Appli- kation dieses Werkstoffes und des Verarbeitungsverfahrens. Im Gegensatz zu den bislang bekannten Versiegelungen handelt es sich bei dem Gegenstand der Erfindung um ein chemisches Substrat, das während der Aufbringung auf die Metalloberfläche durch
Polykondensation Polymerisation oder Polyaddition
zum Polymerwerkstoff reagiert.
Die bevorzugte Reaktion ist eine Polyaddition von einem oder mehreren Reaktionsteilnehmern.
Im einfachsten Falle der Polymerbildung in "in-situ" wird von zwei Ausgangsstoffen ausgegangen. Einer der Ausαahgsstoffe zeichnet sich vorzugsweise durch die Anwesenheit ' von acidem Wasserstoff nach Zerewitinoff aus.
Weiterhin sind in diesem Ausgangsstoff die Zusätze von Katalysatoren und Aktivatoren, die die Geschwindigkeit und Aushärtung beschleunigen, für dieses Verfahren bevorzugt. In spezifischen Fällen kann diesem Ausgangsstoff ein organischer oder anorganischer Füllstoff zugesetzt werden. Als Füllstoff bieten sich alle nicht abrasiven Feststoffe an.
Als polyadditionsfähige Stoffe bieten sich Polyesteralkohole, Polyätheralkohole mit hohem Polyemeranteil, wie ' Dispersionen von polymerem Harnstoff (PHD) oder Styrol-Acry'lnitril- Copolymer (SAN) , Polymethylen-polyharnstoffen oder -melami- nen, Diamine, Polytetrahydrofuran, Polybutadien/ Mischungen aus mehreren dieser Stoffe, sowie Voraddukte und Hybride, WOj 99/597 /3Λ3S PCT/DE99/01495
Diole, Triole, insbesondere Triole mit ausschließlich priomä- ren Hydroxylgruppen und Polyätheralkohole auf Basis dieser Triole, aliphatische, aromatische oder cycloaliphatische Segmente enthaltende organische Säuren mit mindestens zwei Car- boxylgruppen an.
Als Katalysatoren finden tertiäre aliphatische, cycloaliphatische, bicycloaliphatische und aromatische Komponenten Verwendung .
Auch metallorganische Verbindungen und/oder organische Paroxide und/oder Ketone können zum Einsatz kommen.
Der zweite Ausgangsstoff ist eine Substanz, die aufgrund Ih- rer chemischen Struktur ebenfalls zur Polyadditionsreaktion durch Akzeptanz des aciden Protons und Aufspaltung von Doppelbindungen befähigt ist. Bei diesem Ausgangsstpf-f kann es sich um mindestens zwei funktioneile aliphatische, aromatische organische Verbindungen und/oder um Voraddu-kte von ali- phatischen und/oder aromatischen organischen Verbindungen mit Substanzen, die ein acides Proton enthalten, handeln.
Beide Ausgangsstoffe können unabhängig vom Aggregatzustand eingesetzt werden. Es empfiehlt sich jedoch der Einsatz von flüssigen Komponenten im Viscositätsbereich von 25000 mPas bis 50 mPas, vorzugsweise im Bereich von 400-8000 mPas bei 25°C.
Bei einer besonderen Ausführungsform ist der Einsatz von feuchtigkeitsentziehenden Mitteln, sog. Alumosilicaten empfehlenswert. Der Gehalt sollte zwischen 1,5 % und 20% liegen, vorzugsweise zwischen 3 und 15 %. In einer ehrkomponentigen Ausfuhrungsform kennen dem Polyad- ditionsgemisch Polymere mit andersartigen Polymerbildungsre- aktionen wie ungesättigte Polyester, Polycaroonate, Polyme- thylenmelamme, etc. oder thermoplastische Polymere und thermoplastische Polyurethane zugefugt werαen. Der Anteil dieser Komponenten kann 0,5 % - 50 % vorzugsweise 5 % - 30 % betragen.
Die Komponenten, egal ob Zwei- oder Mehrkomponenten-Gemische, müssen reaktiv sein. Sie verfugen über unterschiedliche Reak- tivitatsprofile . Die Reaktion sollte anspringen innerhalb von 0,5 s bis 30 s bei Umgebungstemperatur von 25°C bei einer spruhfahigen Variante und mnerhalo von 30 s bis 30 min. bei einer gießfahigen, sowie 5 mm. bis 180 min. bei einer streichfähigen Variante.
Das Polymer sollte bei der spruhfahigen Variante innerhalb von 10 - 60 s ausgehartet sein. Das gießfahige Gemisch sollte innernalb von 5 mm. bis 90 mm. ausharten und das streichfähige Gemisch innerhalb von 15 mm. bis 420 mm. (7h).
Das Polymer soll im ausreagierten Zustand eine gute Elastizität aufweisen. Die Bruchdehnung soll zwischen 100 % und 700 % liegen, vorzugsweise jedoch zwischen 250 % und 600 %. Die Shoreharte des Polymers sollte zwischen 30 - 95 Shore A vorzugsweise oei 50 - 92 Shore A liegen.
Der Polymerwerkstoff muß bestandig sein gegen chemische Sub- stanzen, wie Sauren und Laugen und diverse Beizmittel. Diese
Beständigkeit und damit die Schutzwirkung ist jedoch nur f r den Verwendungszeitraum, also die Dauer der Behandlung der Oberfläche von Bedeutung oder wie im Falle des temporaren Korrosionsschutzes für den Zeitraum des gewünschten Schutzes. Auch die Beständigkeit gegen photochemische Einwirkung und gegen mechanische Einwirkung durch Partikel, die bei Strahl- verfahren eingesetzt werden, muß gewährleistet sein.
Das Polymer soll mit Laserstrahlen geschnitten werden können. Bei dieser Schneidetechnik muß das Polymer rückstandsfrei und/oder mit gesteuerten Verklebungsdicken hinter dem Schnei- destrahl geschnitten werden können. Die Haftung des Polymerwerkstoffes zur Oberfläche darf im Kontaktbereich de≤ Laserstrahls, insbesondere an den Grenzflächen des verbliebenen Schutzfilms, nicht verloren gehen, da bei chemischen Behandlungen in z. B. Ätzbädern die Verminderung der Haftung im Kontaktbereich eine Unterspülung des Polymers bewirkt. Eine derartige Unterspülung führt zu unexakter Ätzung der Oberfläche im Grenzbereich.
Die Haftung des Polymers sollte nach der häufig ehandhabten Pellmethode einen Anfangswert im Normalfall 20, - 800 gern-1 und im Falle der Anwendung dieses Polymerwerkstoffes vorzugsweise 50 - 300 gern" betragen. Dieser Haftungwert sollte im Verlaufe einer chemischen Behandlung möglichst nicht abfallen, sondern konstant bleiben oder verbessert werden. Er sollte im Idealfalle so groß sein, daß die Reiß- un,d Weiterreißfestigkeit des Polymers soviel größer ist als die Pellkraft, daß das Polymer ohne Zerstörung in einem Arbeitsgang ohne großen Kraftaufwand von der Oberfläche abgezogen werden kann.
Es ist unumgänglich, daß das Polymer rückstandsfrei von der Metalloberfläche abgezogen werden kann und dieselbe im gün- WO 99/59733 „,-,-,„-.
PCT/DE99/01495 stigsten Falle ohne weitere Behandlung weiterverarbeitet werden kann .
Die Konsistenz der Ausgangsstoffe muß so gewählt werden, daß mit einfachen Verarbeitungsmaschinen eine gute Vermischung, die optimale Homogenität des Polymers bewirkt, gewährleistet werden kann. Sowohl bei der spritzfähigen, wie auch der gießfähigen Variante muß der Polymerfilm eine Schichtdicke von 50 Mikrometer (Micron) bis zu 500 Mikrometer (Micrcαi) , vorzugs- weise 100 - 300 Mikrometer (Micron) erreichen. Die streichfähige Variante sollte in Schichtdicken von 25 - 250 Mikrometer (Micron) aufgetragen werden. Dünnere oder dickere Sch-ichtdik- ken haben häufig nur Verbrauchsnachteile, ohne eine Verbesserung des Verfahrens zu bewirken.
Durch die Anwendung des Verfahrens und die Aufbringung des Polymerwerkstoffes ist eine Veränderung der Gefügestruktur des jeweiligen metallischen .Werkstoffes weitestgehend ausgeschlossen.
Dieser Polymerwerkstoff kann für alle Applikationen, bei denen auf einer metallischen Oberfläche Veränderungen der Oberflächengüte und/oder eine Verringerung der Wandstärken erzielt werden sollen, als "in-situ" Schutzschicht mit selbst- haftenden Eigenschaften auf fett- und korrosionsvfreien Oberflächen eingesetzt werden. Der Vorteil des erfindungsgemäßen Polymerwerkstoffes ist die Tatsache, daß er neben gutem Korrosionsschutz auch gute chemische Resistenz gegenüber Laugen und Säuren aufweist. Aufgrund einer exakt eingestellten Haf- tung kann der Polymerwerkstoff von behandelten, unbehandelten (aber staub- und fettfreien) oder auch lackierten Metalloberflächen rückstandsfrei durch Pellvorgänge entfernt' werden. Zu erwähnen sei die Tatsache, daß auch Laserschnitte sauber durchgeführt werden können. Es sei noch zu erwähnen, daß dieser Werkstoff nach dem Ausharten und/oder dem Gebrauch durch scnreddern und/oder mahlen wiederum als umweltschonendes Re- generat m neue Werkstoffe eingebaut werden kann oder aufgrund αes Heizwertes n brikettierter Form der thermischen Verwertung zugeführt werden kann.
Mögliche Applikationen sind:
Versiegelung von Metalloberflachen gegen chemische Einflüsse, wie z. 3. Atzvorgange.
Besonders wichtig ist diese Versiegelung bei Atzvorgangen, die m der Luft- und Raumfahrtindustrie oder m der Automo- bilmdustrie oder dem Werkzeug- und Maschinenbau an Alummi- umwerkstoffen zum Zwecke der Veränderung von Wandstarken ohne Veränderung der Gefugestrukturen des Aluminiumwerkstoffes durcngefunrt werden.
Bei einer Ausfuhrungsform dieser Applikation wird die Metall- oberflacne αurcn mehrmaliges Eintauchen warme Atzbader von Natronlauge mit geringfügigen Mengen von Zusatzstoffen bei 80-85°C gezielt auf die gewünschte Dicke geatzt. Besondere Sorgfalt muß auf die Haftung des Polymerwerkstoffes im Grenz- flachenbereich zum geschützten Alum niumteil gelegt werden, d.h. partielles Losen der Schutzschicht fuhrt zum Kriechen der Atzflussigkeit unter den Polymerwerkstoff und zu einer nicht akzeptablen, weil unsauberen Schnittfuhrung an der Atz- kante. Der erfmdungsge aße Polymerwerkstoff erfüllt m allen Modifikationen diese Anforderung. Einige Beispiele für weitere Anwendungsmoglicnkeiten sind:
1. Zeitlicher Korrosionsschutz für Fahrzeuge (anstelle der Wachsbehandlung) aller Art, z. B. Transportschutz bei Automo- bilen und allen Arten von Maschinen und Maschinenteilen und Geraten.
2. Schutz nicht zu behandelnder Oberflachen an Gebäuden und Apparaten, die gestrahlt werden. Hier können auch mchtmetal- liscne Oberflachen wie Kunststoffe und Geste soberflacnen geschützt werden.
3. Tempor rer Schutzfilm für elektronische Guter und Apparate, sowie Fullmaterial mit akzeptablen Eigenschaften oeim Einsatz von elektronischen Bauteilen n Lampen, Kondensatoren und Spulen.
Spritzanwendunα:
Bei der Anormgung des Polymerwerkstoffes oedient man sich marκtublιcner Methoden. Auf Dosiermaschinen für Zwei- oαer Mehr-Komponenten-Systeme werden αie Rohstoffe im Niederdruck- oαer Hochdruckverfahren über einen geeigneten Mischkopf homogen miteinander vermischt. Dabei ist es von großer Wichtig- keit, daß vom Beginn bis zum Ende des Volumenstromes eine gleichbleibenαe Mischqualltat bei geringer Luftbeladung erreicht wird. Dazu bedient man sich vorzugsweise eines Mischkopfes mit nachgeschaltetem, rotierendem Statikmischer oder eines Miscnkopfes mit statischer Vermischung durch Umlenkka- nale. Das Reaktionsgemisch muß über geeignete Düsen in die Reaktionskammer eingespritzt werden. Als nervorragend geeignete Düsen haben sich vorzugsweise spezielle Rundstrahldusen, gefertigt aus Metall, Keramik oder Kunststoff mit Dusendurchmessern von 0,2 - 1,5 mm erwiesen, αie im Komponentendruckbereich von 20 bis 250 bar, vorzugs- weise im Bereich von 50 bis 150 bar betrieben werαen.
Bei der Verarbeitung der Komponenten ist d e Te peraturfuh- rung von extremer Wichtigkeit. Im allgemeiner, liegen die Ver- arbeitungstemperaturen bei 30 - 60°C für Z eikomponentensy- steme. Bei αen erf dungsgemaßen Polymerwerkstoffen liegt die gunstigste Verarbeitungstemperatur jedoch im 3ereιch zwischen 60 und 100CC vorzugsweise zwischen 65 und 80°C.
Beim Spritzverfahren wird die Geometrie des Mischkopfes und der Düsen sowie die Austragsleistung der Dosierpumpen so gestaltet, daß der Volumenstrom turbulent aus dem Mischkopf austritt. Eine Nachvermischung mit Luft oder anderen Gasen ist nicht notwendig.
Gießanwendunq :
Für diese Anwendung können die gleichen Maschinen wie oben eingesetzt werden. Das gleiche gilt auch für die Mischkopfe, wooei überraschenderweise die gleichen Rundstranldusen aus Metall, Kermaik oder Kunststoff mit Dusendurcnmessern von 0,2 - 1,5 mm eingesetzt werden können.
Durch eine Anpassung der Stromungsgeschwindigkeit von tur- belent nach laminar kann ein hervorragendes Gießprodukt mit sehr guten Eigenschaften erreicht werden. Streichanwendun :
Zu dieser Anwendung gehören alle manuellen Methoden der Anbringung des erfindungsgemäßen Polymerwerkstoffes, die auch aus der Lackverarbeitung bekannt sind. Es ist lediglich auf die unterschiedlichen Viscositäten des Reaktionsgemisches, das durch Rühren aus den Ausgangsreaktionskomponenten zubereitet wird, zu achten. Diese Viscositäten nehmen mit zunehmender Reaktionsdauer ständig zu. Es sollte deshalb besonders auf den Einsatz wasserabsorbierender Mittel, die Sehaumbil- dungsreaktionen mit der Umkgebungsfeuchte verhindern, geachtet werden. Übliche Handwerkzeuge zum Verstreichen des Polymerwerkstoffes sind Pinsel aller möglichen Beschaffenheit, Fellroller, etc.. Die aufzubringenden Schichtstärken sind im allgemeinen dünner als die bei Gieß- und Spritzanwendungen.
Im folgenden werden einige Ausführungsbeispiele für den erfindungsgemäßen Werkstoff angegeben.
1. Ein typisches Beispiel für eine streichfähige P'olyharn- stoff-Formulierung, die aus den folgenden Komponenten A und B besteht, wobei gleiche Volumina der beiden gemisdht werden:
Die A-Komponente (Polyolfraktion) besteht aus:
0,1 - 0,3 ol Polyoxyalkylendiamin mit einem Molekulargewicht von 2000 bis 6000 Dalton und
0,9 bis 0,7 mol aromatisches Diamin.
Die B-Komponente (Diisocyanatfraktion) besteht aus: 0,87 mol Dusocyanat ;
0,01 mol Polyoxyalkylenamm eines Molekulargewichts von 2000 bis 6000 Dalton und
0,12 mol Polypropylenglykol eines Molekulargewichts von 1000 bis 4000 Dalton.
2. Als weiteres Beispiel wird eine Hybridformulierung von Po- lyurethan-Polynarnstoff angegeben, bei der die beiden Komponenten A und 3 wie folgt aufgebaut sind:
A-Komponente (Polyolfraktion) :
0,2 - 0,4 moi Polyather-Acrylonitnl-Styren-Copolymer mit einem Molekulargewicht von 2000 - 4000 Dalton 0,8 - 0,6 mol aromatisches Diamm, gesiebt mit 10 pph durch Molekularsieb 3 Ä
0,2 - 0,8 (% (w/w) ) doppelzyklischer tertiärer Amin atalysa- tor 0,01 - 0,15 (% (w/w)) metallorganischer Katalysator
B-Komponente (Vorpolymer auf der Basis von MDI):
Bestehend aus einem Vorpolymer von Polyatherpolyol und MDI. Eine typiscne Zusammensetzung dafür ist:
0,87 mol Polypropylenglykol und 0,13 mol reines (monomeres) MDI, wobei sich e freier NCO-Gehalt des Vorpolymers von 9,8 (% (w/w) ) ergibt .
3. Em weiteres Beispiel für eine Mischformulierung für eine Beschichtung vom Polyharnstoff-Typ: A-Komponente (Polyolfraktion) :
0,2 - 0,4 mol Polyäther-Acrylonitril-Styren-Copoly er mit Mo- lekulargewicht von 2000 - 4000 Dalton.
0,8 bis 0,6 mol aromatisches Diamin, gesiebt mit 1-0 pph durch Molekularsieb 3 Ä
B-Komponente bestehend aus einem Vorpolymer, welches synthe- lisiert ist aus einem Polypropylenpolyol und reinem MDI in einer solchen Zusammensetzung, daß das Polypropylenglykol in lOfachem molarem Überschuß über dem MDI vorliegt.., wobei sich ein freier NCO-Gehalt des Vorpolymers im Bereich von 16 (% (w/w) ) ergibt .

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Werkstoff zum Schutz von Oberflächen bei der Behandlung mit mechanischen, chemischen oder photochemischen Mitteln, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkstoff aus mindestens zwei Komponenten (A,B) besteht, die erst kurz vor dem Auftrag auf die zu schützende Oberfläche gemischt werden.
2. Werkstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der
Werkstoff erst nach dem Aufbringen der vermischten Komponenten (A,B) auf die zu schützende Oberfläche durch Polykonden- sation, Polymerisation oder Polyaddition gebildet wird.
3. Werkstoff nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß nur zwei Komponenten (A, B) vorhanden sind, von denen die eine (A) aciden Wasserstoff nach Zerewitinoff und ggf. die erforderlichen Katalysatoren und Aktivatoren enthält, während die andere (B) zur Akzeptanz des aciden Wasserstoffs und zur Aufspaltung von Doppelbindungen befähigt ist.
4. Werkstoff nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Komponente (A) eine oder mehrere der folgenden Substanzen ent- hält: Polyesteralkohole, Polyätheralkohole mit hohem Polymeranteil, wie Dispersionen von polymerem Harnstoff (PHD) oder Styrol- Acrylnitril-Copolymer (SAN), Polymethylen-Polyh'ar-n-Stoffen oder -melaminen, Diamine, Polytetrahydrofuran, Polybutadien, Mischungen aus mehreren dieser Stoffe, sowie Vόraddukte und Hybride, Diole, Triole, insbesondere Triole mit ausschließlich priomären Hydroxylgruppen und Polyätheralkohole auf Basis dieser Triole, aliphatische, aromatische oder cycloali- phatische Segmente enthaltende organische Säuren mit minde- stens zwei Carboxylgruppen,
und daß die Komponente B eine oder mehrere der folgenden Substanzen enthält:
Mindestens zwei funktionelle aliphatische, aromatische organische Verbindungen; Voraddukte von aliphatischen und/oder aromatischen organischen Verbindungen mit Substanzen, die ein acides Proton enthalten.
5. Werkstoff nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Katalysatoren tertiäre aliphatische, cycloaliphati- sche, bicycloaliphatische und aromatische Komponenten oder metallorganische Verbindungen und/oder organische Peroxide und/oder Ketone zum Einsatz kommen.
6. Werkstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 5,- dadurch gekennzeichnet, daß er einen nicht abrasiven organischen oder anorganischen Füllstoff enthält.
7. Werkstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Komponenten (A, B) flüssig in einem Viskositätsbereich von 25 000 mPas bis 50 mPas, vorzugsweise 8000 mPas bis 400 mPas bei 25°C sind.
8. Werkstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch ge- kennzeichnet, daß er zusätzlich 0,5 % bis 20 %, vorzugsweise
3 % bis 15% feuchtigkeitsentziehende Mittel, vorzugsweise Alumosilikate, enthält.
9. Werkstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch ge- kennzeichnet, daß das als zusätzliche Komponente, 0,5 % bis 50
%, vorzugsweise 5 % bis 30 % Polymere mit andersartigen Poly- merbildungsreaktionen wie ungesättigte Polyester, Polycarbo- nate, Polymethylenmelamine, etc. und/oder thermoplastische Polymere und/oder thermoplastische Polyurethane enthalten sind.
10. Werkstoff nach einem der' Ansprüche 1 bis 9 zur Verarbeitung durch Spritzen, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktion der Komponenten bei Prozeßtemperatur innerhalb von 0,5 s bis 30 s anspringt und der Werkstoff nach 10 s bis 60 s ausgehärtet ist.
11. Werkstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 9 zur Verarbeitung durch Gießen, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktion der Komponenten bei Prozeßtemperatur innerhalb von 30 s bis 30 min. anspringt und der Werkstoff nach 5 min. bis 90 min. ausgehärtet ist.
12. Werkstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 9 zur Verarbei- tung durch Streichen oder Rollen, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktion der Komponenten bei Prozeßtemperatur innerhalb von 5 min. bis 180 min. anspringt und der Werkstoff nach 15 min. bis 420 min. ausgehärtet ist.
13. Werkstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch ge- kennzeichnet, daß die Bruchdehnung im ausgehärteten Zustand zwischen 100 % und 700 %, vorzugsweise zwischen 200 % und 550 % liegt.
14. Werkstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch ge- kennzeichnet, daß seine Shorehärte im ausgehärteten Zustand zwischen 30 und 95 Shore A, vorzugsweise bei 50 bis 92 Shore A liegt.
15. Werkstoff nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da- durch gekennzeichnet, daß seine Haftung an der zu schützenden
Oberfläche nach der Pellmethode 20 bis 800 g/cm, vorzugsweise 50 bis 300 g/cm beträgt.
16. Werkstoff nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Verarbeitung durch Spritzen oder Gießen, dadurch gekennzeichnet, daß die Stärke des Polymerfilms nach dem Aushärten 50 bis 500 μm, vorzugsweise 100 bis 300 μm beträgt.
17. Werkstoff nach einem der vorgehenden Ansprüche zur Verar- beitung durch Streichen oder Rollen, dadurch gekennzeichnet, daß die Schichtdicke des ausgehärteten Werkstoffs 25 bis 250 μm beträgt.
18. Verfahren zum Schutz von Oberflächen bei der Behandlung mit mechanischen, chemischen oder photochemischen Mitteln, bei dem eine Schutzschicht aus einem Polymerwerkstoff auf den zu schützenden Oberflächen aufgebracht wird, dadurch- gekenn- zeichnet, daß mindestens zwei Komponenten (A, 3) , die miteinander zu dem Polymerwerkstoff reagieren, erst kurz vor dem Auftragen auf die zu schützende Oberfläche gemischt werden.
19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Polymerwerkstoff erst nach dem Aufbringen der beiden vermischten Komponenten (A, B) auf die zu schützende Oberfläche durch Polykondensation, Polymerisation oder Polyaddition bildet.
20. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, daß nur zwei Komponenten (A, B) verwendet werden, von denen die eine (A) aciden Wasserstoff nach Zerewitnikoff und ggf. die erforderlichen Katalysatoren und Aktivatoren enthält, während die andere (B) zur Akzeptanz des aciden Wasserstoffs und zur Aufspaltung von Doppelbindungen befähigt ist.
21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß daß die Komponente (A) eine oder mehrere der folgenden Substanzen enthält:
Polyesteralkohole, Polyätheralkohole mit hohem Polymeranteil, wie Dispersionen von polymerem Harnstoff (PHD) oder Styrol- Acrylnitril-Copolymer (SAN) , Polymethylen-Polyharn-Stoffen oder -melaminen, Diamine, Polytetrahydrofuran, Polybutadien, Mischungen aus mehreren dieser Stoffe, sowie Voräddukte und Hybride, Diole, Triole, insbesondere Triole mit ausschließlich priomären Hydroxylgruppen und Polyätheralkohole auf Ba- sis dieser Triole, aliphatische, aromatische oder cycloali- phatische Segmente enthaltende organische Säuren mit mindestens zwei Carboxylgruppen und daß die Komponente (B) eine oder mehrere der folgenden Substanzen enthält:
Mindestens zwei funktionelle aliphatische, aromatische organische Verbindungen; Voräddukte von aliphatischen und/oder aromatischen organischen Verbindungen mit Substanzen, die ein acides Proton enthalten.
22. Verfahren nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, daß als Katalysatoren tertiäre aliphatische, cycloali- phatische, bicycloaliphatische und aromatische Komponenten oder metallorganische Verbindungen und/oder anorganische Peroxide und/oder Ketone verwendet v/erden.
23. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß der Komponente (A) und/oder der Komponente (B) ein nicht abrasiver organischer oder anorganischer Füllstoff zugesetzt wird.
24. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Komponenten (A, B) auf einen Viskositätsbereich von 25000 mPas bis 50 mPas, vorzugsweise 8000 mPas bis 200 mPas bei 25°C eingestellt werden.
25. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß der Komponente (A) und/oder der Komponente (B) zusätzlich 0,5 % bis 20 %, vorzugsweise 3 % bis 15 % feuchtigkeitsentziehende Mittel, vorzugsweise Aluminosilikate zugesetzt werden. w TO5ϊ AJ PCT/DE99/01495
26. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Vermischung der Komponenten (A, B) eine zusätzliche Komponente in der Menge von 0,5 % bis 50 %, vorzugsweise 5 % bis 30 % zugesetzt wird, die aus Polymeren mit andersartigen Polymerbildungsreaktionen wie ungesättigte Polyester, Polycarbonate, Polymethylenmelamine, etc. und/oder thermoplastischen Polymeren und/oder thermoplastischen Polyurethanen besteht.
27. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß die vermischten Komponenten durch Spritzen verarbeitet werden, und die Komponenten so eingestellt sind, daß die Reaktion der Komponenten bei Prozeßtemperatur innerhalb von 0,5 sec. bis 30 sec. anspringt und der Werkstoff nach 10 sec. bis 60 sec. ausgehärtet ist.
28. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß die vermischten Komponenten durch Gießen verarbeitet werden, und so eingestellt sind, daß die Reaktion der Komponenten bei Prozeßtemperatur innerhalb von 30 sec. bis 30 min. anspringt und der Werkstoff nach 5 min. bis 90 min. ausgehärtet ist.
29. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 26, dadurch ge- kennzeichnet, daß die vermischten Komponenten durch Streichen oder Rollen verarbeitet werden und so eingestellt sind, daß die Reaktion der Komponenten bei Prozeßtemperatur innerhalb von 5 min. bis 180 min. anspringt und der Werkstoff nach 15 min. bis 420 min. ausgehärtet ist.
30. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß die vermischten Komponenten durch Spritzen und Gießen in einer solchen Dicke auf die zu schützende Oberfläche aufgebracht werden, daß die Stärke des Polymerfilms nach dem Aushärten 50 bis 500 μm vorzugsweise 100 bis 300 μm beträgt .
31. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 30, dadurch gekennzeichnet, daß die vermischten Komponenten durch Streichen oder Rollen verarbeitet werden, und in einer Stärke auf die zu schützenden Oberflächen aufgebracht werden, so daß die Schichtdicke des ausgehärteten Werkstoffs 25 bis 250 μm beträgt .
32. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 31, dadurch gekennzeichnet, daß die gemischten Komponenten bei einer Tempe- ratur zwischen 60 und 100°C, vorzugsweise zwischen 65 und 80°C verarbeitet werden.
33. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 32, dadurch gekennzeichnet, daß die Komponenten (A, B) im Niederdruck- oder Hochdruckverfahren auf Dosiermaschinen für Zwei- -oder Mehr- komponentensysteme über einen geeigneten Mischkopf homogen miteinander vermischt werden, wobei der Mischkopf mit einem nachgeschalteten, rotierenden Statikmischer oder' mit einer statischen Vermischung durch Umlenkkanäle versehen ist, und das Reaktionsgemisch über Rundstrahldüsen aus Metall, Keramik oder Kunststoff mit Düsendurchmessern von 0,2 bis 1,5 mm in die Reaktionskammer eingespritzt wird, wobei die Komponenten mit einem Druck von 20 bis 250 bar, vorzugsweise 50 bis 150 bar durch die Rundstrahldüsen getrieben werden.
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