DE3317193A1 - Verwendung eines expandierenden polyurethanklebstoffes zum verbinden von daemmstoffen mit gebaeudeteilen - Google Patents
Verwendung eines expandierenden polyurethanklebstoffes zum verbinden von daemmstoffen mit gebaeudeteilenInfo
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Description
"Verwendung eines expandierenden Polyurethanklebstoffes zum Verbinden von Dämmstoffen mit Gebäudeteilen"
10
Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der Klebetechnik.
Sie schlägt die Verwendung feuchtigkeitshärtender, expandierender Polyurethanklebstoffe beim Fixieren von
Dämmstoffen an Gebäudeteilen vor. Die erfindungsgemäße Verwendung bringt insbesondere bei der Herstellung von
Flachdächern in Leichtbauweise Vorteile.
Aus der deutschen Offenlegungsschrift 21 18 465 ist es
bekannt, Polystyrolschaumstoff auf ein zur Bildung einer Dachbedeckung vorgesehenes Blech mittels einer wässrigen
Dispersion zu kleben, wobei eine wasserdampfdurchlässi-
! ge Zwischenschicht und zwar eine Mineralfaserplatte verwendet wird. Nachteilig ist die lange Trocknungszeit der
Dispersionen, die zudem noch von der Luftfeuchtigkeit abhängt. So müssen in der Praxis oftmals zusätzliche Befestigungen
durch mechanische Mittel, wie Nägel oder Schrauben angebracht werden, um ein Abheben der Dämmplatten
.durch Windeinwirkung während der Verlegearbeiten und vor dem Aufbringen der endgültigen Abschlußschicht
zu verhindern.
Es ist weiter bekannt, zum Verkleben von Dämmstoffen
mit Gebäudeteilen lösungsmittelhaltige Bitumenkleber zu verwenden» Auch bei diesem Klebeverfahren werden
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Lj · ZR-FE/Patente
mehrere Stunden benötigt, bis die Endfestigkeit der Klebung erreicht ist. Ein weiterer Nachteil, der allerdings
auch auf die Dispersionskleber zutrifft, ist : der Volumenschwund der Klebefuge beim Trocknen. Um zuverlässige
Verklebungen zu erhalten, müssen deshalb insbesondere bei stark unebenen Materialien vergleichsweise
dicke Klebstoffschichten verwendet werden, was ι
zu einem relativ hohen Materialverbrauch führt. I
Ein weiterer Nachteil der bisher verwendeten Klebstoffe ist fernerhin, daß Dispersionsklebstoffe anfällig gegen
Kondenswasser sind und Bitumenklebstoffe nur geringe ;
j Temperaturstabilität aufweisen. j
Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile der bisher auf dem Fachgebiet bekannten Klebstoffe hinsichtlich >
Abbindezeit, Volumenschrumpfung und Anfälligkeit gegen Feuchtigkeit oder erhöhte Temperaturen, z.B. bei Sonneneinstrahlung
zu beseitigen.
, Gegenstand der Erfindung ist somit die Verwendung von '
'.
Polyurethanzubereitungen, die bei Feuchtigkeitszutritt I
! unter Volumenausdehnung härten, bestehend aus
55 - 80 Gew.-% Polyurethan-Präpolymer mit endständigen Isocyanatgruppen
0,5-5 Gew.-% Schaumstabilisatoren 10-20 Gew.-% Verdünnungsmittel und
gewünschtenfalls bis zu 20 Gew.-% weiterer Hilfsstoffe
als Klebstoffe zum Fixieren von Wärmedämm-Materialien
an Gebäudeflächen. ...
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ZR-FE/Patente
Polyurethan-Präpolymere sind seit langem bekannt. Sie haben in der Technik vielfältige Anwendungen und werden
in vielfacher Ausgestaltung angeboten. So ist es bekannt, Ein- und Zweikomponenten-Schaumstoffe auf Polyurethanbasis
zu formulieren. Derartige Schaumstoffe werden vorwiegend in Aerosoldosen angeboten. Derartige Polyurethanschäume
werden beispielsweise in der deutschen Offenlegungsschrift 20 45 852 beschrieben. Die Produkte härten
durch Eindiffundieren der Feuchtigkeit, sie werden so eingestellt, daß nach dem Auftrag eine starke Volumenvergrößerung
eintritt, was für die Anwendung im Bereich Isolier- und Füllmaterialien gewünscht ist. Aufgrund der
■ großporigen, lockeren Schaumstruktur dieser Produkte werden jedoch nur geringe mechanische Festigkeiten er-
', reicht, so daß Verklebungen mit derartigen Schäumen • nicht in Frage kommen. Darüber hinaus ist es schwierig
aus Aerosoldosen einen gleichmässigen flächigen Auftrag
; zu erreichen.
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: Auf der anderen Seite sind auch Klebstoffe auf PoIyj
urethanbasis bekannt. Diese bestehen entweder aus Prä-,
polymeren mit endständigen Isocyanatgruppen^ welche
durch Zutritt von Feuchtigkeit härten oder sie werden als sogenannte 2-Komponenten-Produkte formuliert, d.h.
es werden direkt vor der Verklebung die Präpolymeren mit einem Härter, etwa einem mehrfunktionellen Alkohol
oder einem mehrfunktionellen Amin, vermischt. Bei Polyurethanklebstoffen gibt es zahlreiche Bemühungen in der
Fachwelt die Bildung von Schaum zu unterdrücken, um die Festigkeit der Klebefuge nicht negativ zu beeinflüssen.
So wurden z.B. zahlreiche Zusätze entwickelt, die Wasserspuren oder deren Folgeprodukte abfangen,
damit die Schaumbildung unterbleibt.
3317193 Patentanmeldung _ ,Ά(,ο HENKEL KGaA
U OöbZ ZR-FE/Patente
Für die erfindungsgemäße Verwendung sind die Urethanschäume nicht geeignet, da sie nur aus Aerosoldosen
angewendet werden können und da sie aufgrund ihrer . großporigen Struktur zu Verklebungen mit zu geringer
, Festigkeit führen. Ungeeignet sind auch nichtschäumende Polyurethanklebstoffe, da bei der in Rede stehenden
Anwendung meist unebene Oberflächen vorliegen, die zu einem erhöhten Materialverbrauch und damit zu erhöhtem
Kostenaufwand führen würden.
Es wurde nun überraschend gefunden, daß Polyurethan- ; Zubereitungen, die in ihren Eigenschaften zwischen
' Polyurethanschaumstoffen und konventionellen Polyurethanklebstoffen
liegen, hervorragend geeignet sind : zur Verklebung von Dämm-Materialien mit Gebäudeteilen.
Die erfindungsgemäßen Polyurethanzubereitungen, die : bei Feuchtigkeitszutritt unter Volumensausdehnung här-
; ten, enthalten als Hauptbestandteil 55-80 Gew.-% eines Polyurethan-Präpolymeren mit endständigen Isocyanatgruppen.
Geeignete Polyurethan-Präpolymere werden durch Umsetzung eines mehrfunktionellen Alkohols mit
einem mehrfunktionellen Isocyanat im Oberschuß erhal-
; ten. Geeignete mehrfunktionelle Alkohole weisen im
Mittel zwei bis mehr als vier Hydroxylgruppen auf und haben eine OH-Zahl zwischen 50 und 250, insbesondere
zwischen 100 und 200. Geeignet sind hier insbesondere mehrfunktionelle Alkohole mit einem Molekulargewicht
zwischen 500 und 5000 und unter diesen wiederum die Umsetzungsprodukte von Diolen, Triolen oder Tetraolen
mit Ethylenoxid, Propylenoxid oder Glycid. Weiter geeignet sind die Kondensationsprodukte von Tetrahydrofuran.
Um die für die erfindungsgemäße Verwendung ge-
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HENKEL KGaA ZR-FE/Patente
; eigneten Präpolymeren zu erhalten, 1st es bevorzugt,
die mehrfunktionellen Alkohole mit aromatischen Isocyanaten der Funktionalität 2-3 umzusetzen. Beson-
. ders geeignet sind technische Qualitäten des Diphenyl-
methandiisocyanats, welche eine durchschnittliche
: Funktionalität zwischen 2,0 und 2,5 aufweisen. Weiter-
, hin geeignet sind aber auch p-Phenylendiisocyanat und
! Xylylendiisocyanat. Auch aliphatische und cycloalipha-
j tische mehrfunktioneile Isocyanate wie Hexamethylen-
; diisocyanat oder Isophorondiisocyanat können mit-
i verwendet werden. Weniger geeignet sind aromatische
I mehrfunktionelle Isocyanate mit relativ hohem Dampf-
: druck wie z.B. Toluylendiisocyanat. Das Verhältnis von
' OH-Gruppen : Isocyanatgruppen liegt zwischen 1 : 3 und
I 1:11. Dabei werden mit höheren Isocyanatüberschüssen
j eher niedrigviskose Kleber erhalten, während niedere
I Isocyanatüberschüsse, etwa 1 : 3 bis 1:4, hochviskose,
i meist nur noch spachtelbare Klebstoffe bedingen.
Es ist dem Polyurethan-Fachmann bekannt, daß die Ver-
j netzungsdichte und damit Härte und Sprödigkeit der
! Polyurethane mit der Funktionalität der Isocyanatkom-
j ponente oder auch des Polyols zunimmt. Es sei hier auf
j die allgemeine Fachliteratur verwiesen, z.B. auf die
; Monographie von Saunders und Frisch "Polyurethanes,
. Chemistry and Technology", Band XVI der Serie High Po-
; lymers "Interscience Publishers" New York - London,
I Teil I (19625und Teil II (1964).
Die erfindungsgemäß zu verwendenden Polyurethanzubereitungen enthalten weiterhin Schaumstabilisatoren in
Mengen von 0,5 - 8 Gew.-%, vorzugsweise von 1-4 Gew.-%
und insbesondere zwischen 1 und 2 Gew.-%. Als Schaumstabilisatoren werden bevorzugt sogenannte Silikonten-
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HENKELKGaA ZR-FE/Patente
side verwendet. Es sind dies Blockcopolymere, die aus einem Polysiloxanblock und einem oder mehreren PoIyoxyethylen-
und/oder Polyoxypropylenblöcken aufgebaut sind. Derartige Produkte werden in großer Vielzahl im
Handel angeboten. Wenn auch über ihre Funktion keine gesicherten Erkenntnisse vorliegen, so ist doch zu vermuten,
daß diese Substanzen während des Aushärtevorgangs der Klebstoffe in den noch weichen Schäumen die
Schaumblasen stabilisieren und damit an der Koaleszens und am Zusammenfallen hindern. In einer bevorzugten
Ausführungsform der Erfindung werden Art und Menge der
Silikontenside derart miteinander abgestimmt, daß der Klebstoff beim Aushärten letztendlich eine Volumensvergrösserung
von 100 - 1000 %, vorzugsweise 300 - 900 \ erfährt. Dies wird beispielsweise mit einer Menge von
■ 0,5 bis 5 Gew.-% des Produktes Rhodorsil-öl 1605 der
Firma Rhone-Poulenc erreicht. Es handelt sich dabei um ein Siloxan-Polyethercopolymer mit einer Viskosität
(TJtM Vs η O
von ca. 620 -efrfe bei 25 C, einem Stockpunkt von - 38 C
und einer Oberflächenspannung bei 25 C von 23,5 mN/m.
Weitere geeignete Silikontenside werden z.B. von I.R.
Schmolka in M.J. Schick "Nonionic Surtactants", Vol. 2,
! erschienen 1967 bei Marcel Dekker, New York beschrieben.
Verwiesen sei jedoch auch auf B. Kanner et al., Journal of Cellular Plastics (1979), Seite 315.
30
Die erfindungsgemäß zu verwendenden Polyurethanzubereitungen enthalten weiterhin Verflüssigungs- bzw. Verdünnungsmittel,
die in beschränktem Umfang auch die Funktion eines Treibmittels übernehmen können. Geeignete
Verflüssigungsmittel sind organische Lösungsmittel mit Siedepunkten zwischen Raumtemperatur und 60°C. Be-
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sonders bevorzugt ist hier die Verwendung nicht brennbarer organischer Lösungsmittel, so etwa die Verwendung
von Halogenkohlenwasserstoffen. Besonders bevorzugte Halogenkohlenwasserstoffe mit Siedepunkten im geforderten
Bereich sind beispielsweise Trifluortrichlorethan, Monofluortrichlormethan sowie Methylenchlorid. In Anwendungsfällen,
bei denen die Brennbarkeit keine Rolle : spielt, können andere leicht flüchtige organische Lösungsmittel
verwendet werden. So sind z.B. Pentan oder auch Diethylether geeignete Verdünnungsmittel. Die
Menge der Verdünnungsmittel ist durch ihre Löslichkeit
■ in den Klebstoffen beschränkt. Es können jedoch problem-.
los bis zu 25 Gew.-% Fluorkohlenwasserstoffe eingesetzt
, werden. Bevorzugt ist die Verwendung von 10-20 Gew.-%,
bei Pentan oder anderen Kohlenwasserstoffen zwischen 4 und 10 GeWo-%. Die Verdünnungsmittel dienen zum Absenken
der Viskosität, wie im geringeren Maße zur Förderung der Schaumbildung.
Die erfindungsgemäß zu verwendenden Polyurethanzubereitungen können weiterhin zusätzliche - ansich bekannte
- Hilfsstoffe enthalten. So können z.B. Verflüssiger verwendet werden, die die Flammfestigkeit der Polyurethanschäume
vergrössern. Gängig sind Phosphor- und/ oder Halogenatome enthaltende Verbindungen, wie Trikresy!phosphat,
Diphenylkresy!phosphat, Tris-2-chlorethylphosphat,
Tris-2-chlorpropy!phosphat und Tris-2,3-dibrompropy!phosphat.
Zusätzlich können Flammschutzmittel verwendet werden, z.B. Chlorparaffine, Halogenphosphite,
Ammoniumphosphat und halogen- und phosphorhaltige Harze.
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Die erfindungsgemäß zu verwendenden Klebstoffe können
weiterhin phosphorfreie Weichmacher enthalten. Geeignet sind hier z.B. Ester der Phthalsäure, wie z.B.
Di-2-ethylhexylphthalat, Diisononyl- und Diisodecylphthalat,
Dibutylphthalat, Diisobutylphthalat, Dicylohexylphthalat, Dimethylglykolphthalat, Dicaprylphthalat
und Dioctylphthalat. Weiterhin geeignet sind Diester aliphatischer Dicarbonsäuren, wie z.B. Di-2-ethylhexyladipat,
Diisodecyladipat sowie die entsprechenden Ester der Sebacinsäure und der Azelainsäure. Weitere
geeignete Weichmacher sind Polyester aus Adipinsäure, Sebacinsäure, Azelainsäure oder Phthalsäure mit Diolen,
wie Butandiol, Propandiol oder verschiedenen Hexandiolen im Molekulargewichtsbereich zwischen 850 und
8000. Schließlich sind auch die Ester von Fettsäureschnitten mit kurzkettigen aliphatischen Alkoholen,
wie Methanol, Ethanol, Butanol, Isobutanol und Iso- ; propanol geeignet. Eine weitere Klasse von geeigneten
Weichmachern sind sogenannte Epoxidweichmacher, also epoxidierte Fettsäurederivate, z.B. epoxidierte Triglyceride
oder epoxidierte Fettsäuremethyl-, -ethyl- oder -propylester. Es sei hier auf die einschlägige j
Fachliteratur verwiesen. [
Die erfindungsgemäß zu verwendenden Klebstoffe können weiterhin Beschleuniger enthalten. Dies ist insbesondere
dann gefordert, wenn die Verklebungen bei Raumtemperatur oder darunter durchgeführt werden sollen*
Hier finden die bei Polyurethanschäumen üblichen Beschleuniger Anwendung. Geeignet sind z.B. tertiäre
Basen, wie Bis-(N,N,-dimethylamino)-diethylether,
Dimethylaminocyclohexan, N,N-Dimethyl-benzylamin,
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3317193 Patentanmeldung _ ,R,o HENKEL KGaA
D b°bZ ZR-FE/Patente
N-Methylmorpholin sowie die Umsetzungsprodukte von
; Dialkyl-(ß-hydroxyethyl)-amin mit Monoisocyanaten und Veresterungsprodukte von Dialkyl-(ß-hydroxyethyl)-amin
und Dicarbonsäuren. Ein weiterer wichtiger Beschleuniger ist das 1,4-Diamino-bicyclo-(2.2.2)-octan.
Ferner können nichtbasische Substanzen als Beschleuniger verwendet werden. Hier seien Metallverbindungen
genannt beispielsweise Eisenpentacarbonyl, Nickeltratracarbonyl, Eisenacetylacetonat sowie Zinn-(II)-(2-ethylhexoat),
Dibutylzinndilaurat oder Molybdän- '■- glykolat.
Die Polyurethanzubereitungen können erfindungsgemäß zum Verkleben von Dämmstoffen mit Gebäudeteilen verwendet
werden. Dabei zeigen sie den Vorteil, daß unterschiedlichste Substrate miteinander verklebt werden
können. So werden nach einer ersten Ausgestaltungsform der Erfindung Dämmstoffe auf Basis organischer
Polymerer, wie z.B. Polystyrolschäume oder Polyurethanschäume einerseits mit den unterschiedlichsten am Bau
anzutreffenden Materialien andererseits verklebt. Die Verklebung kann beispielsweise erfolgen auf Metallen
wie Eisen, Zink, Kupfer oder Aluminium, auch wenn die- ! se einer üblichen Oberflächenbehandlung wie Passivierung,
Lackierung oder Überziehung mit Kunststoff unterworfen worden sind. Weiterhin kann die Verklebung erfolgen
auf mineralischen Materialien wie Beton, Keramikfliesen, Putz oder Gips. Weiterhin kann auch mit den unterschiedlichsten
Kunststoffen verklebt werden,'so auch mit Hart-PVC»
Nach einer weiteren Ausgestaltungsform der Erfindung können mit den geschilderten am Bau anzutreffenden
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ZR-FE/Patente
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Materialien auch mineralische Dämmstoffe, wie z.B. Mineralwolle oder Dämmstoffe auf Basis geblähter Mineralien
verklebt werden.
Nach einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden die Klebstoffe bei der Fertigung von
Flachdächern in Leichtbauweise eingesetzt. Dabei eignen sie sich insbesondere zum Aufkleben von Dämmstoffen
auf Trapezeisenblechen. Durch die Volumenausdehnung beim Aushärten durch Feuchtigkeit werden hierbei Unebenheiten
überbrückt, so daß nur relativ geringe Klebstoffmengen eingesetzt werden müssen. Ein weiterer
Vorteil ist die kurze Aushärtezeit von weniger als 2 Stunden bis zum Erreichen der Endfestigkeit. Dadurch
wird verhindert, daß die Lage des Dämmstoffes durch Einwirkung von Windkräften nach dem Verlegen während
längerer Zeit verändert werden kann. Schließlich sind die erfindungsgemäßen Verklebungen unempfindlich gegen
Wasserdampf und Wärmeeinwirkung wie sie z.B. bei starker Sonneneinstrahlung auftritt.
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J 3 17193 Patentanmeldung n,R^ HENKELKGaA
U böb^ ZR-FE/Patente
■ Die in der nachstehenden Tabelle aufgeführten Substanzmengen
wurden bei Raumtemperatur vermischt.
'. Es trat eine leichte Erwärmung bis etwa 6O0C auf.
! Die Klebstoffe wurden dann 2 Tage gelagert und sodann
aus einer Tube etwa 2 mm dick auf Eisenblech aufgetragen. Verklebt wurde ' ein handelsübli-
; eher Polystyrolschaum. Es wurde im 30 Minuten-Ab-
! stand geprüft, ob der Dämmstoff noch ohne Materialbruch
zu entfernen war. Die Verklebung fand bei : 23°C und 50 % relativer Luftfeuchtigkeit statt«,
I
I In einem zweiten Versuch wurde mittels einer Rakel
eine 1,5mm dicke Klebstoffschicht auf einer Glasplatte
aufgebracht. Es wurde dann die Schichtdicke nach einer Aushärtzeit von 2 Stunden gemessen. Zum Ver-
i gleich wurde ein handelsüblicher bituminöser KaIti
■ kleber mit 85 % Feststoffgehalt verwendet.
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Zeichenerklärungen: α
' * Triethanolamin-Propylenoxid-Anlagerungsprodukt, Molekulargewicht ca. 1000
ei Polypropylenglykol, Molekulargewicht ca. 1000
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. · ++ feinzellige, gleichmäßige Schaumstruktur ^^ '.,'.
+ ungleichmäßigere Schaumstruktur I^
- extrem grobzellige und ungleichmäßige Schaumstruktur
-— keine Schaumbildung
-— keine Schaumbildung
Claims (7)
1. Verwendung von Polyurethanzubereitungen, die bei Feuchtigkeitszutritt unter Volumenausdehnung härten,
bestehend aus
55-80 Gew.-% Polyurethan-Präpolymer mit endständigen Isocyanatgruppen
0,5 - 8 Gew.-% Schaumstabilisatoren 10-20 Gew.-% Verdünnungsmittel und
gewünschtenfalls bis zu 20 Gew.-% weiterer Hilfsstoffe
als Klebstoffe zum Fixieren von Wärmedämm-Materialien
an Gebäudeflächen.
2. Ausgestaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Präpolymere Umsetzungsprodukte aroma-.
tischer Diisocyanate der Funktionalität 2,0 - 3,0, vorzugsweise 2,0 - 2,5, mit mehrfunktionellen Alkoholen
mit einer OH-Zahl zwischen 50 und 250 verwendet werden.
3. Ausgestaltung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Schaumstabilisatoren Polysiloxane,
insbesondere ein Polysiloxan-Polyoxyalkylen-Copolymeres, verwendet werden.
4. Ausgestaltung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Verdünnungsmittel organisehe
Lösungsmittel bzw. Treibmittel mit Siedepunkten
HENKELKGaA
ZR-FE/Patente
- Vi-
zwischen Raumtemperatur und 6O0C, insbesondere Trifluortrichlorethan,
Monofluortrichlormethan, Methylenchlorid, Pentan und/oder Diethylether verwendet werden.
5. Ausgestaltung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in der Polyurethanzubereitung
übliche weitere Hilfsstoffe, insbesondere Flammschutzmittel,
Weichmacher und/oder Beschleuniger, mitverwendet werden.
6. Ausgestaltung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß Polyurethanzubereitungen verwendet
werden, die beim Aushärten eine Volumenvergrösserung von etwa 100 - 1000 %, vorzugsweise 300 - 900%,
aufweisen.
7. Ausgestaltung nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Polyurethanzubereitungen
zum Verkleben von geschäumten organischen Polymer-Feststoffen, wie Polystyrolschaum, Polyurethanschaum,
sowie von Mineralwollen oder Dämmstoffen auf Basis geblähter Mineralien mit Metallen, mineralischen
Untergründen, Holz oder Kunststoff verwendet werden.
Sd 230/438539 4.04.83
Priority Applications (5)
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---|---|---|---|
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