DE69222353T2

DE69222353T2 - Selbstnivellierende Fugenzusammensetzung und dazugehöriges Verfahren

Info

Publication number: DE69222353T2
Application number: DE69222353T
Authority: DE
Inventors: Joy Bryant
Original assignee: Tremco LLC
Current assignee: Tremco LLC
Priority date: 1991-05-30
Filing date: 1992-05-28
Publication date: 1998-03-26
Anticipated expiration: 2012-05-29
Also published as: DE69222353D1; AU650537B2; GR3025619T3; EP0516110B1; EP0516110A1; AU1723092A; ATE158610T1; DK0516110T3; US5196455A; CA2069051A1; ES2109289T3

Description

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine einkomponentige selbstglättende Urethandichtmasse für im wesentlichen horizontale Oberflächen, wobei die Dichtmasse innerhalb eines Risses, einer Fuge oder dergleichen fließt und schnell härtet, so daß man eine elastomere Dichtung mit einer glatten, im wesentlichen horizontalen Oberfläche erhält. Insbesondere ergibt die einkomponentige selbstglättende Dichtmasse der vorliegenden Erfindung vorzugsweise eine Oberflächen- und Volumenhärtungszeit, die vielen bekannten Systemen überlegen ist, und einmal gehärtet, ergibt sie eine elastomere Dichtung mit geringerem Hohlraumvolumen (und im allgemeinen eine vorteilhafteren Hohlraumvolumenverteilung) als viele bekannte selbstglättende Dichtungssysteme.

Hintergrund der Erfindung

Traditionelle thixotrope Dichtmassen werden für die Auftragung auf horizontale Oberflächen nicht bevorzugt, da die Dichtmasse im allgemeinen keine glatte, gleichmäßige Oberfläche bildet, wenn sie aus der Dichtungstube ausgedrückt wird, und die Kunden bevorzugen typischerweise solche glatten, gleichmäßigen Oberflächen. Vor der Härtung kann die Oberfläche vielleicht mit einem Werkzeug (oder dem Finge]) geglättet werden, doch dies ist aufwendig, unbequem, zeitraubend und gibt womöglich dennoch nicht die gewünschte Oberflächenbeschaffenheit. Selbstglättende Dichtmassen haben im allgemeinen eine niedrigere Viskosität und fließen daher oder "nivellieren sich", so daß man eine im wesentlichen gleichmäßige und glatte horizontale Oberfläche erhält.
Obwohl das Fließen anfangs erwünscht ist, wollen die Kunden aber auch ein schnel härtendes Produkt, sobald die glatte Oberfläche erhalten wurde. Um eine niedrige Anfangsviskosität zu erhalten, die schnell zunimmt, wurden in der Technik im allgemeinen hohe Anteile von Urethanprepolymer verwendet.
Bei vielen herkömmlichen Systemen umfaßt das Urethanprepolymer freies Isocyanat, das im allgemeinen dadurch härtet, daß es mit der Feuchtigkeit der Umgebung reagiert. Bei einer solchen Härtungsreaktion entsteht jedoch im allgemeinen Kohlendioxid als Nebenprodukt. Käufig härtet die Dichtmassenoberfläche relativ rasch und schließt das Kohlendioxid innerhalb der Dichtmasse ein. Bei vielen herkömmlichen Systemen konzentriert sich das Kohlendioxid zur Oberfläche der Dichtmasse hin und ergibt einen beträchtlichen Hohlraum bzw. Hohlräume unmittelbar unter der Oberfläche der Dichtmasse. Dies wird häufig "Gasen" genannt und ist dem Aussehen und der Leistungsfähigkeit der Dichtmasse im allgemeinen abträglich.
Dieses Kohlendioxidproblem kann reduziert werden, indem man ein Härtungsmittel in Form eines blockierten Amins verwendet. Ein solches Härtungsmittel wird in Gegenwart von Feuchtigkeit der Umgebung im allgemeinen deblockiert und reagiert mit dem Isocyanat in einer Reaktion, die kein Gas entwickelt. Härtungssysteme in Form von blockierten Ammen sind jedoch recht langsam, und daher bleibt die Dichtmasse länger klebrig, als es den meisten Kunden lieb wäre.
Eine alternative Lösung des Problems des Gasens besteht in der Verwendung eines zweikomponentigen Systems, wobei die beiden Komponenten unmittelbar vor der Auftragung miteinander gemischt werden. Dadurch kann eine kurze Härtungszeit erreicht werden, aber zweikomponentige Systeme sind unzweckmäßig, schwierig zu verwenden und anfällig für Fehler während des Mischschrittes. Der Kunde bevorzugt einkomponentige Dichtungssysteme.
Daher besteht ein Bedürfnis an einer einkomponentigen selbstglättenden Zubeeitung, die eine ausreichende Anfangsfließfähig keit hat, um eine glatte Oberfläche zu ergeben, die aber danach schnell härtet, ohne jedoch Hohlräume zu bilden, die zur Oberseite des gehärteten Produkts hin konzentriert sind.
EP-A-0 468 405, das gemäß Artikel 54(3)/(4) EPÜ zum Stand der Technik gehört, offenbart (Beispiel 1) eine Dichtmasse, die ein Urethanprepolymer mit einem Gehalt an freiem Isocyanat von 1,48% umfaßt (in Beispiel 2 und 3 beträgt dieser Gehalt 1,280% bzw. 0,85%). Das Polyurethanprepolymer wird erhalten, indem man MDI zu einem Triol mit einem Gewichtsmittel des Molekulargewichts von 12 500 gibt. Die Dichtmasse umfaßt weiterhin einen DBTDL-Katalysator. Das Gewichtsverhältnis von Katalysator zu Prepolymer in der Dichtmasse beträgt 0,3 bis 400.
DE-A-40 23 804 offenbart eine einkomponentige Dichtmasse, die ein Urethanprepolymer mit einem Gehalt an freiem Isocyanat von 0,5 bis 13% sowie einen metallorganischen Katalysator mit einem mehrwertigen Metall umfaßt. Die Zubereitung umfaßt weiterhin ein Vinylpolymer. Das Prepolymer wird aus einem Polyol mit einem Molekulargewicht von 1000 bis 7000 hergestellt.
DE-A-34 16 773 offenbart eine einkomponentige Dichtmasse, die ein Urethanprepolymer mit freiem Isocyanat sowie einen metallorganischen Katalysator mit einem mehrwertigen Metall umfaßt. Im ersten Beispiel ist offenbart, daß das Prepolymer 3,9% Isocyanatgruppen umfaßt.
US-A-4,359,549 offenbart in den Beispielen eine einkomponentige Dichtmasse, die ein Urethanprepolymer mit freiem Isocyanat sowie einen metallorganischen Katalysator mit einem mehrwertigen Metall umfaßt.

Ziele der Erfindung

Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein selbstglättendes einkomponentiges Dichtungsprodukt bereitzustellen, das ausgezeichnete Anfangsfließeigenschaften hat, das danach jedoch rasch aushärtet, so daß man ein Produkt erhält, das im wesentlichen keine Probleme mit dem Kohlendioxid-"Gasen" aufweist, wie sie in der Industrie vorherrschen.
Weitere Ziele und Merkmale der vorliegenden Erfindung erkennt der Fachmann bei der weiteren Lektüre dieser Beschreibung und der beigefügten Ansprüche.

Kurzbeschreibung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine einkomponentige selbstglättende Dichtmasse, bestehend aus:
- einem Urethan-Prepolymer mit freiem Isocyanat mit einem Gewichtsmit tel des Molekulargewichts im Bereich von 400 bis 20 000, wobei der Gewichtsprozentanteil an freiem Isocyanat innerhalb des Prepolymers 0,7% bis 1,5% beträgt und der Gewichtsprozentanteil an Prepolymer in der Zubereitung im Bereich von 25% bis 60% liegt; und
- einem metallorganischen Katalysator mit einem mehrwertigen Metall, wobei das Gewichtsverhältnis von Cokatalysator zu Prepolymer in der Dichtmasse im Bereich von 0,05:1000 bis 0,5:1000 liegt;
einem Feuchtigkeitsfänger in einer Menge, die der Menge des in den Dichtmasserohstoffen vorhandenen Wassers stöchiometrisch äquivalent ist; sowie gegebenenfalls
Additiven, die Haftvermittler, rheologische Additive, Viskositätsauf baumittel, UV-Stabilisatoren und/oder Additive zur Verstärkung der klebrigkeitsfreien Eigenschaften während der Härtung umfassen,
wobei die Dichtmasse zu einem Endprodukt aushärtet, das im wesentlichen glelchmäßig verteilte innere Hohlräume umfaßt.
Zu den geeigneten Katalysatoren für die Dichtmasse der vorliegenden Erfindung gewiören die folgenden: metallorganische Verbindungen mit mehrwertigen Metallen sowie tertiäre Amine. Metallorganische Verbindurgen mit mehrwertigen Metallen werden am meisten bevorzugt, wie bismut-, antimon- und zinnorganische Verbindungen, insbesondere zinnorganische Verbindungen, wie Zinndiacetat, Zinndilaurat, Zinnoctoat, Dibutylzinndilaurat, Phenylquecksilber(II)- acetat und Di(phenylquecksilber)dodecenylsuccinat. Die am meisten bevorzugten Katalysatoren sind Zinndiacetat und Zinndilaurat.
Für jede besondere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sollte der Katalysator eine ausreichend schnelle Härtung ergeben, so daß man eine Hautbildungszeit von weniger als 60 Minuten erhält, die jedoch ausreichend langsam ist, um ein Ausgasen etwa während der ersten 30 Minuten zu ermöglichen. Der Katalysator muß stabil sein und darf nicht zu unerwünschten Nebenreaktionen beitragen, insbesoniere während der Herstellung, des Transports oder der Lagerung des Dichtmaterials.
Je nach der besonderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es, wenn die Dichtmasse Umgebungsbedingungen ausgesetzt wird, typischerweise entscheidend, daß der Katalysator so gewählt wird, daß die Dichtmasse vor etwa 30 Minuten keine Haut bildet, nach etwa 60 Minuten über eine Haut gebildet hat. Das Gewichtsverhältnis von Katalysator zu Prepolymer in der Dichtmasse liegt vorzugsweise im Bereich von 0,05:1000 bis 1:1000 und noch mehr bevorzugt im Bereich von 0,1:1000 bis 0,5:1000.
Die Dichtmassen der vorliegenden Erfindung haben vorzugsweise eine Hautbildungszeit (bei 25ºC (77ºF)/50% relativer Feuchtigkeit) von weniger als 60 Minuten und mehr als 30 Minuten, noch mehr bevorzugt weniger als 50 Minuten und mehr als 40 Minuten.
Die bevorzugte Ausführungsform umfaßt vorzugsweise auch einen Feuchtigkeitsfänger. Der Feuchtigkeitsfänger reagiert vorzugsweise mit Feuchtigkeit, ohne eine Hydroxylspecies, Aminspecies oder ein reaktives Nebenprodukt, das die oben besprochene Härtungsreaktion stören könnte, abzugeben. In der bevorzugten Ausführungsform sollte die Feuchtigkeitsfängerreaktion den pH-Wert der Dichtmasse nicht wesentlich ändern, da der pH-Wert die Härtungsgeschwindigkeit beeinflußt und Nebenreaktionen beeinflussen kann. Die bevorzugten Feuchtigkeitsfänger sind Isocyanate, am meisten bevorzugt para-Tolylsulfonylisocyanat ("PTSI")
Die Menge des Wasserfängers sollte der Menge des in den Dichtmasserohstoffen vorhandenen Wassers stöchiometrisch äquivalent sein. Folglich sollte die Menge der unerwünschten Feuchtigkeit innerhalb der Dichtmassebestandteile bestimmt, und die Menge des Wasserfängers entsprechend angepaßt werden. Wenn zu wenig Wasserfänger vorhanden ist, tritt während der Lagerung eine unerwünschte Härtung des Prepolymers auf; wenn zu viel Wasserfänger vorhanden ist, verlängert das überschüssige Isocyanat die Härtungszeit und kann Probleme des Gasens verursachen.
Die bevorzugte Ausführungsform umfaßt vorzugsweise auch einen Haftvermittler. Der Haftvermittler sollte die Haftung fördern, ohne die Rheologie, Stabilität und Härtungsreaktion des Dichtmaterials in unangemessener Weise zu beeinflussen. Der am meisten bevorzugte Haftvermittler ist ein Epoxysilan.
Die bevorzugte Ausführungsform umfaßt vorzugsweise auch ein oder mehrere rheologische Additive. Die Viskosität der Dichtmasse sollte ausreichend niedrig sein, so daß diese innerhalb eines Risses oder Spa]ts fließen und glatt werden kann, aber nicht so niedrig, daß sie ein kleines (1% oder 2%) Gefälle nicht verträgt, da die meisten scheinbar horizontalen Oberflächen nicht genau horizontal sind. Die Dichtmasse sollte außerdem eine ausreichende Viskosität haben, um einer Bewegung entlang der Wand des Risses oder Spalts zu widerstehen, während die Dichtmasse härtet, wodurch die Dichtungsfähigkeit der Dichtmasse erhöht wird.
Die Rheologie der Dichtmasse kann durch Hinzufügen von Viskositätsmodifikatoren, wie Talk, Lösungsmitteln, wie Toluol, Weichmachern und verschiedenen kommerziell erhältlichen Markenadditiven modifiziet oder gesteuert werden.
Die bevorzugte Ausführungsform umfaßt auch vorzugsweise UV-Stabilisatoren, wie Pigmente, Formamidin-Derivate, Benzotriazol sowie kommerziell erhältliche Marken-UV-Stabilisatoren.
Additive wie Paraffinöl können ebenfalls hinzugefügt werden, um die klebrigkeitsfreien Eigenschaften während der Härtung zu verstärken. Je nach der Endverwendung des Materials können noch weitere Additive verwendet werden. Für jede besondere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung können nach der Lektüre dieser Beschreibung und der beigefügten Ansprüche normale Fachkompetenz und Versuche notwendig sein, bevor eine bestimmte Zubereitung verwendet wird, die von den erhaltenen Leistungsanforderungen abhängen wird.
Ein wichtiges Merkmal der vorliegenden Erfindung ist das Erhalten eines gehärteten Produkts mit im wesentlichen gleichmäßig verteilten Hohlräunten, ganz ähnlich wie bei einem Schwamm, und ohne Konzentrierung der Hohlräume an der Oberfläche des Materials.
Es ist entscheidend für das Herstellungsverfahren der bevorzugten Ausführungsform, daß der Haftvermittler (Epoxysilan) und der Katalysator (Zinndiacetat oder Zinndilaurat) in getrennten Schritten hinzugefügt werden, so daß der Haftvermittler den Katalysator nicht vor der endgültigen Zubereitung inaktiviert.

Beschreibung dei bevorzugten Ausführungsformen

Die einkomponentige selbstglättende Dichtmasse der vorliegenden Erfindung umfaßt vorzugsweise ein Urethan-Prepolymer mit freiem Isocyanat mit einem Gewichtsmittel des Molekulargewichts im Bereich von 400 bis 20 000, noch mehr bevorzugt im Bereich von 2000 bis 10 000 und am meisten bevorzugt im Bereich von 6000 bis 8000. In lösungsmittelfreien Systemen sollten die Prepolymere im allgemeinen im unteren Teil der obigen Bereiche liegen, und wenn ein Lösungsmittel eingesetzt wird, können im allgemeinen Prepolymere mit einem höheren Molekulargewicht toleriert werden. Jedes eingesetzte Lösungsmittel sollte jedoch gegenüber dem Prepolymer inert und untei den Härtungsbedingungen flüchtig sein.
Der Gewichtsanteil des freien Isocyanats in dem Prepolymer beträgt vorzugsweise 0,7% bis 1,5%, noch mehr bevorzugt 0,9% bis 1,2% und am meisten bevorzugt 1,0% bis 1,1%. Der Gewichtsanteil des Prepolymers in der Zubereitung liegt vorzugsweise im Bereich von 25% bis 60%, noch mehr bevorzugt 30% bis 50% und am meisten bevorzugt 40%.
Isocyanat-terminierte Polyurethan-Prepolymere, die für die vorliegende Erfindung geeignet sind, werden vorzugsweise hergestellt, indem man einen molaren Überschuß von organischem Polyisocyanat mit einem oder mehreren Polyolen umsetzt, wie in der Technik wohlbekannt ist. Eine Zusammenfassung der Urethanpolymerchemie und -technologie ist zu finden in Polyurethanes: Chemistry and Technology, Saunders and Frisch, Verlag Interscience (New York, 1963 (Teil I) und 1964 (Teil II).
Jedes geeignete organische Polyisocyanat, sei es aliphatisch, cycloaliphatisch, araliphatisch oder aromatisch, kann verwendet werden. Zu den geeigneten organischen Polyisocyanaten gehören m-Phenylendiisocyanat, p-Phenylendiisocyanat, 4,4'-Diphenylmethandiisocyanat, Benzidindiisocyanat, Naphthalin-1,5-diisocyanat, Hexamethylendiisocyanat, 4,4',4"-Triphenylmethantriisocyanat, Decamethylendiisocyanat, Polyphenylmethylenpolyisocyanate, die durch Phosgenierung von Anilin/Formaldehyd-Kondensationsprodukten hergestellt werden, Dianisidindiisocyanat, Xylylendiisocyanat, Bis(2-isocyanatoethyl)fumarat, Bis (2-isocyanatoethyl)- cyclohex-4-en-1,2-dicarboxylat, Bis(2-isocyanatoethyl)carbonat und viele andere in der Technik bekannte organische Polyisocyanate.
Bei der Herstellung der isocyanat-terminierten Polyurethan-Prepolymere für die vorliegende Erfindung können bei der Reaktion mit dem organischen Polyisocyanat eine oder mehrere Polyhydroxyverbindungen oder Polyole eingesetzt werden.
Beispielhafte Polyhydroxyverbindungen umfassen die folgenden Verbindungsklassen:
(a) Lactonpolyole und deren Alkylenoxidaddukte;
(b) Polyesterpolyole und deren Alkylenoxidaddukte;
(c) Polyoxyalkylenpolyole und Polyoxycycloalkylenpolyole und deren Alkylenoxidaddukte;
(d) nichtreduzierende Zucker und Zuckerderivate und deren Alkylenoxidaddukte;
(e) Alkylenoxidaddukte von Polyphenolen;
(f) Polytetramethylenglycole;
(g) funktionelle Glyceride, wie Ricinusöl;
(h) Polyhydroxypolysulfidpolymere;
(i) Hydroxy-terminierte verlängerte Lactonpolyester, die durch Phosgenieren eines Lactonpolyesters mit einem Polyol, wie Bisphenol A, hergestellt werden.
Der Ausdruck "Alkylenoxid" umfaßt zum Beispiel Ethylenoxid, 1,2- Epoxypropan, 1,2-Epoxybutan, 2,3-Epoxybutan, Isobutylenoxid, Epichlorhydrin und Gemische davon.
Lactonpolyole werden hergestellt, indem man ein Lacton, wie &epsi;-Caprolacton oder ein Gemisch von &epsi;-Caprolacton und einem Alkylenoxid, mii einem polyfunktionellen Initiator, wie einem mehrwertigen Alkohol, umsetzt. Der Ausdruck "Lactonpolyole" umfaßt auch die veschiedenen "Copolymere", wie Lactoncopolyester, Lactonpolyester/-polycarbonate, Lactonpolyester/-polyether sowie Lactonpolyester/-polyether/-polycarbonate. Geeignete Lactonpolyole, ihre Herstellung und Eigenschaften sind ausführlicher in US- A-2,878,236, -2,890,208, -2,933,477, -2,933,478 und -3,169,945 beschrieben.
Polyesterpolyole sind Veresterungsprodukte, die von Flüssigkeiten bis zu unvernetzten Feststoffen, d.h. Feststoffen, die in vielen der häufigeren inerten, normalerweise flüssigen organischen Medien unlöslich sind, reichen und die durch die Reaktion von Monocarbonsäuren und/oder Polycarbonsäuren, ihren Anhydriden, Estern oder Halogeniden mit einem stöchiometrischen Überschuß eines Polyols, wie Pentaerythrit, hergestellt werden.
Die Polycarbonsäuren, die zur Herstellung der Polyesterpolyole eingesetzt werden können, umfassen vorzugsweise Dicarbonsäuren und Tricarbonsäuren, wie Maleinsäure, Bemsteinsäure, Glutarsäure, Adipinsäure, Pimelinsäure, Suberinsäure, Azelainsäure, Sebacinsäure, Het-Säure, 1,2,4-Butantricarbonsäure und Phthalsäure, während die Veresterungsreaktion in der Technik wohlbekannt ist.
Das eingesetzte Polyol oder Polyolgemisch kann Hydroxylzahlen haben, die über einen weiten Bereich variieren. Im allgemeinen können die Hydroxylzahlen der in der Erfindung eingesetzten Polyole in einem Bereich von 20 bis 1000, vorzugsweise von 25 bis 50 und noch mehr bevorzugt von 25 bis 30 liegen. Die Hydroxylzahl ist als die Menge an Kaliumhydroxid in Milligramm definiert, die für die vollständige Neutralisation des Hydrolyseprodukts des aus 1 Gramm Polyol Hergestellten vollständig acetylierten Derivats erforderlich ist. Die Hydroxylzahl kann auch durch die folgende Gleichung definiert werden:
OH-Zahl (56 105 x f)/M.W.,
wobei OH-Zahl Hydroxylzahl des Polyols,
f = mittlere Funktionalität, d.h. mittlere Zahl der Hydroxygruppen pro Molekül des Polyols,
M.W. mittleres Molekulargewicht des Polyols.
Das am meisten bevorzugte Polyisocyanat ist 4,4'-Diphenylmethandiisocyanat ("MDI") , während die am meisten bevorzugten Polyole die Diole und Tilole von Polyalkylenglycolen sind.
Wie oben angemerkt, wird zur Herstellung der für diese Erfindung geeigneten Isocyanat-terminierten Polyurethan-Prepolymere wenigstens ein geringer molarer Überschuß an -NCO-Äquivalenten (-Gruppen) in bezug auf die Hydroxyäquivalente (-gruppen) eingesetzt. Selbstverständlich können anstatt eines einzigen Typs von Polyisocyanatverbindung und eines einzigen Typs von Polyolverbindung auch Gemische verschiedener Isocyanate sowie Gemische verschiedener Polyole verwendet werden, falls man dies wünscht.
Hintergrundinfoimationen über Polyole, die für die Polyurethan- Prepolymere dieser Erfindung verwendet werden können, findet man in US-A-3,632,5%7, Spalte 2, Zeile 56, bis Spalte 4, Zeile 19 einschließlich.
Geeignete Isocyanate, die zur Herstellung der Polyurethan-Polymere dieser Erfindung verwendet werden können, findet man in US- A-3,632,557, Spalte 2, Zeile 41 bis 59, US-A-3,627,722, Spalte 2, Zeile 71, bis Spalte 3, Zeile 11 einschließlich, und US-A- 3,711,445, Spalte 2, Zeile 3-60 einschließlich.
Geeignete Katalysatoren für die Herstellung der Polyurethan- Prepolymere dieser Erfindung werden in US-A-4,067,844, Spalte 3, Zeile 25 bis 36 einschließlich, vorgestellt.
Zu den bevorzugten Katalysatoren für die Dichtmasse der vorliegenden Erfindung gehören metallorganische Verbindungen mit mehrwertigen Metallen sowie tertiäre Amine. Metallorganische Verbindungen mit mehrwertigen Metallen werden am meisten bevorzugt, wie bismut-, antimor- und zinnorganische Verbindungen, insbesondere zinnorganische Verbindungen, wie Zinndiacetat, Zinndilaurat, Zinnoctoat, Dibutylzinndilaurat, Phenylquecksilber(II) acetat und Di(phenylquecksilber)dodecenylsuccinat. Die am meisten bevorzugten Katalysatoren sind Zinndiacetat und Zinndilaurat.
Für jede besondere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sollte der Katalysator eine Härtung ergeben, die ausreichend schnell ist, so daß sie für den Anwender bequem ist, die aber auch ausreichend langsam ist, so daß sie ein weitgehendes Ausgasen während der ersten 30 Minuten erlaubt. Der Katalysator muß stabil sein und darf nicht zu unerwünschten Nebenreaktionen beitragen, insbesondere während der Herstellung, des Transports oder der Lagerung des Dichtmaterials.
Je nach der beso]lderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es typischelweise entscheidend, daß der Katalysator so gewählt wird, daß die Dichtmasse vor 30 Minuten, nachdem sie Umgebungsbedingungen ausgesetzt wurde, keine Haut bildet, jedoch nach 60 Minuten, nachdem sie Umgebungsbedingungen ausgesetzt wurde, eine Haut gebilbet hat. Das Gewichtsverhältnis von Katalysator zu Prepolymer in der Dichtmasse liegt vorzugsweise im Bereich von 0,05:1000 bis 1:1000 und noch mehr bevorzugt im Bereich von 0,1:1000 bis 0,5:1000.
Die bevorzugten Dichtmassen der vorliegenden Erfindung haben vorzugsweise eine Hautbildungszeit (bei 25ºC (77ºF)/50% relativer Feuchtigkeit) von weniger als 60 Minuten und mehr als 30 Minuten, noch mehr bevorzugt weniger als 50 Minuten und mehr als 40 Minuten.
Die Dichtmasse umfaßt auch einen Feuchtigkeitsfänger. Der Feuchtigkeitsfänge reagiert vorzugsweise mit Feuchtigkeit, ohne eine Hydroxylspecies, Aminspecies oder ein reaktives Nebenprodukt, das die oben besprochene Härtungsreaktion stören könnte, abzugeben. In der bevorzucten Ausführungsform sollte die Feuchtigkeitsfängerreaktion nicht einmal den pH-Wert der Dichtmasse wesentlich ändern, da der ple-Wert die Härtungsgeschwindigkeit beeinflußt und Nebenreaktionen beeinflussen kann. Die bevorzugten Feuchtigkeitsfänger sind Isocyanate, am meisten bevorzugt para-Tolylsulfonylisocyanat ("PTSI"). Die Menge des Wasserfängers sollte der Menge des in den Dichtmasserohstoffen vorhandenen Wassers stöchiometrisch äquivalent sein. Die Menge der unerwünschten Feuchtigkeit innerhalb der Dichtmassebestandteile sollte bestimmt, und die Menge des Wasserfängers entsprechend angepaßt werden. Wenn zu wenig Wasserfänger vorhanden ist, tritt während der Lagerung eine unerwünschte Härtung des Prepolymers auf; wenn zu viel Wasserfänger vo]handen ist, verlängert das überschüssige Isocyanat die Härt ungszeit und verursacht außerdem übermäßiges Gasen.
Die bevorzugte Ausführungsform umfaßt vorzugsweise auch einen Haftvermittler. Der Haftvermittler sollte die Haftung fördern, ohne die Rheologie, Stabilität und Härtungsreaktion des Dichtmaterials in unangemessener Weise zu beeinflussen. Der am meisten bevorzugte Haftvermittler ist ein Epoxysilan.
Die bevorzugte Ausführungsform umfaßt vorzugsweise auch ein oder mehrere rheologlsche Additive. Die Viskosität der Dichtmasse sollte ausreichend niedrig sein, so daß diese innerhalb eines Risses oder Spaits fließen und glatt werden kann, aber nicht so niedrig, daß sie ein kleines (1% oder 2%) Gefälle nicht verträgt, da die meisten scheinbar horizontalen Oberflächen nicht genau horizontal sind. Die Dichtmasse sollte außerdem eine ausreichende Viskosität haben, um einer Bewegung entlang der Wand des Risses oder Spalts zu widerstehen, während die Dichtmasse härtet, wodurch die Dicntungsfähigkeit der Dichtmasse erhöht wird.
Die Viskosität der Dichtmasse kann durch Viskositätsmodifikatoren, wie Dampftalk und verschiedene kommerziell erhältliche Markenadditive, erhöht werden. Verstärkende Füllstoffe, wie Quarzstäube, Siliciumoxidaerogele, gefällte Siliciumoxide mit hoher spezifischer Oberfläche, Ruß sowie beschichtetes oder unbeschichtetes Calciumcarbonat, können die Viskosität erhöhen sowie die Struktur der gehärteten Polymermatrix verstärken. Nichtverstärkende Füllstoffe können ebenfalls verwendet werden, zum Beispiel grobe Siliciumoxide, wie Diatomeenerde, Brechquarz oder Metalloxide, wie Titanoxid, Eisen(III)oxid, Zinkoxid und Talk. Außerdem können faserartige Füllstoffe, wie Asbest oder Glasfasern oder Filamente, verwendet werden. In allen Fällen ist es wünschenswert, daß der Füllstoff im wesentlichen trocken ist, bevor er mit den Polymeren gemischt wird. Die Füllstoffe werden im allgemeinen eingesetzt, um physikalische Eigenschaften zu verbessern und um die Fließeigenschaften des ungehärteten Polymers zu modifizieren. Zu den Additiven zum Reduzieren der Viskosität gehören Lösungsmittel, wie Toluol, und Weichmacher.
Die bevorzugte Ausführungsform umfaßt auch vorzugsweise UV-Stabilisatoren, wie Pigmente, Formamidin-Derivate, Benzotriazol sowie kommerziell erhältliche Marken-UV-Stabilisatoren.
Additive wie Paiaffinöl können ebenfalls hinzugefügt werden, um die klebrigkeitsfreien Eigenschaften während der Härtung zu verstärken. Je nach der Endverwendung des Materials können noch weitere Additive verwendet werden.
Ein wichtiges Merkmal der vorliegenden Erfindung ist das Erhalten eines gehärteten Produkts mit im wesentlichen gleichmäßig verteilten Hohlräumen, ganz ähnlich wie bei einem Schwamm, und ohne Konzentrierung der Hohlräume an der Oberfläche des Materials.
Es ist entscheidend für das Herstellungsverfahren der bevorzugten Ausführungsform, daß der Haftvermittler (Epoxysilan) und der Katalysator (Zlnndiacetat oder Zinndilaurat) in getrennten Schritten hinzitgefügt werden, so daß der Haftvermittler den Katalysator nicnt vor dem endgültigen Mischen inaktiviert.
Die Erfindung wird in den folgenden Beispielen näher beschrieben. Alle Teile und Prozente sind gewichtsbezogen, wenn nichts anderes angegeben ist.

Beispiele

Probe

In einem herkömuilichen Mischer wurden die Bestandteile von Tabelle 1 zusammengegeben und unter Verwendung einer herkömmlichen Mischtechnik in zwei Schritten gemischt. Der erste Schritt beinhaltete alle Bestandteile außer dem Katalysator. Nach gründlichem Mischen der erst en Gruppe von Bestandteilen wurde der Katalysator (in Toluol dispergiert) hinzugefügt. Der Katalysator und der Haftvermittler wurden in getrennten Schritten hinzugefügt, um eine unerwünschte Reaktion zwischen dem Haftvermittler und dem Katalysator zu hemmen. Tabelle 1 - bevorzugte Dichtmassezubereitung
¹ Triol von Polypropylenoxid (mit Ethylenoxid als Endgruppe) mit einem Gewichtsmittel des Molekulargewichts von 6000, mit ausreichend MDI-Monomer umgesetzt, um an jedem Kettenende eine Isocyanatfunktion zu erhalten;
² Upjohn-Addütiv TI
³ Epoxysilan - Union Carbide A189;
&sup4; Dibutylziniidiacetat.
Dann wurde das endgültige Gemisch im Vergleich zu zwei herkömmlichen selbstglättenden Dichtmassen getestet: 1. Mameco VULKEM 45; und 2. Sonneborne SL-1. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 angegeben. Tabelle 2
¹ Minuten bei 25ºC (77ºF) und 50% relativer Feuchtigkeit;
² Minuten bei 45ºC (40ºF) und 50% relativer Feuchtigkeit;
³ Dichtmasse auf einen feuchten Betonblock aufgetragen und 4 Stunden unter eine UV-Lampe gebracht.

Claims

1. Einkomponeutige selbstglättende Dichtmasse, bestehend aus:

- einem Urethan-Prepolymer mit freiem Isocyanat mit einem Gewichtsmittel des Molekulargewichts im Bereich von 400 bis 20 000, wobei der Gewichtsprozentanteil an freiem Isocyanat innerhalb des Prepolymers 0,7% bis 1,5% beträgt und der Gewichtsprozentanteil an Prepolymer in der Zubereitung im Bereich von 25% bis 60% liegt; und

- einem metallorganischen Katalysator mit einem mehrwertigen Metall, wobei das Gewichtsverhältnis von Cokatalysator zu Prepolymer in der Dichtmasse im Bereich von 0,05:1000 bis 0,5:1000 liegt;

- einem Feuchtigkeitsfänger in einer Menge, die der Menge des in den Dichtmasserohstoffen vorhandenen Wasseis stöchiometrisch äquivalent ist; sowie gegebenenfalls

- Additiven, die Haftvermittler, rheologische Additive, Viskositätsaufbaumittel, UV-Stabilisatoren und/oder Additive zur Verstärkung der klebrigkeitsfreien Eigenschaften während der Härtung umfassen,

wobei die Lichtmasse zu einem Endprodukt aushärtet, das im wesentlichen gleichmäßig verteilte innere Hohlräume umfaßt.

2. Dichtmasse gemäß Anspruch 1, wobei die Hautbildungszeit der Dichtmasse unter Umgebungsbedingungen von 25ºC (77ºF) und 50% relativer Feuchtigkeit mehr als 30 Minuten, aber weniger als 60 Minuten beträgt.

3. Dichtmasse gemäß Anspruch 1, wobei das Urethan-Prepolymer das Keaktionsprodukt von Polyoxyalkylenpolyol und eines aromatischen Diisocyanats ist.

4. Dichtmasse gemäß Anspruch 1, wobei es sich bei dem aromatischen Ditsocyanat um 4,4,-Diphenylmethandiisocyanat handelt.

5. Dichtmasse gemäß Anspruch 3, wobei der Katalysator ein zinnorganischer Katalysator ist.

6. Dichtmasse gemäß Anspruch 4, wobei es sich bei dem Katalysator um Dibutylzinndiacetat oder Dibutylzinndilaurat handelt.

7. Dichtmasse gemäß Anspruch 1, wobei der Feuchtigkeitsfänger ein Isocyanat-Feuchtigkeitsfänger ist.

8. Dichtmasse gemäß Anspruch 1, wobei es sich bei dem Feuchtigkeitsfäriger um para-Tolylsulfonylisocyanat ("PTSI") handelt.

9. Dichtmasse gemäß Anspruch 1, wobei der Haftvermittler ein Epoxysilan ist.

10. Verfahren zum Abdichten eines im wesentlichen horizontalen Substrats, wobei das Verfahren den Schritt des Auftragens einer Dichtmasse gemäß Anspruch 1 auf das Substrat und des Fließen-, Glattwerden- und schließlich Härtenlassens derselben umfaßt.

11. Verfahren zur Herstellung der Dichtmasse gemäß Anspruch 1, umfassend

- das Mischen aller Bestandteile außer dem Katalysator;

- das Hinzufügen des Katalysators und des Haftvermittlers in getrennten Schritten.