DE3610345C2 - Vorrichtung zur Erzeugung von Polyurethan-Montageschaum - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erzeugung von Polyurethan-Mon­ tageschaum nach Anspruch 1.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung dient zur Erzeugung von Polyurethan-Mon­ tageschaum auf Basis eines üblichen Polyurethan-Prepolymers und eines üblichen härtbaren Reaktionsharzes. Derartige Montageschäume dienen vor allem der technischen Wärmedämmung durch Ausschäumen von Hohlräumen, werden darüber hinaus aber auch z. B. beim Bauen eingesetzt, um Schwitzwassernester zu vermeiden. Die Erfindung bezieht sich dabei auf Polyurethan-Montageschäume, welche durch Ausbringen ihrer Komponenten aus Druckbehältern, z. B. Aerosoldosen an Ort und Stelle gewonnen und verarbeitet werden. Solche Schäume sind gegenüber den sogenannten Polyurethanhartschäumen weicher eingestellt, jedoch meistens härter als die sogenannten Polyurethanweichschäume, die u. a. für Polstermaterial benutzt werden. Derartige Polyurethan-Montageschäume benutzen als Treibmittel Flüssiggas, z. B. Fluorkohlenwasserstoff oder Kohlenwasserstoff und als Reaktionsmittel Wasser, vorzugsweise allein die Feuchtigkeit der Luft, gegebenenfalls aber auch Hydroxidverbindungen mit Hydroxylgruppen, die das Aushärten des Schaumes beschleunigen. Solche Montageschäume erhärten verhältnismäßig schnell und bilden nach ihrer Verarbeitung einen zunächst klebrigen, dann aber erhärteten Werkstoff.

Das für die Herstellung des Polyurethan-Montageschaumes erforderliche Reaktionsgemisch kann entweder aus einem Prepolymer, das freie Isocyanatgruppen enthält und einer Polyolkomponente nach dem sogenannten Prepolymerverfahren bestehen. Die Erfindung läßt sich aber auch mit einem einheitlichen Reaktionsgemisch verwirklichen, das im wesentlichen das Polyol, ein Isocyanat und das Treibmittel enthält, wobei ein Katalysator und ein Emulgator sowie weitere Hilfsmittel, z. B. die erwähnten Hydroxidverbindungen verwendet werden können, um das Aushärten zu beschleunigen und die Qualität des Schaumes zu verbessern.

Aus der DE-AS 16 94 696 ist ein Verfahren zur Erzeugung von Polyurethanschaumstoffen bekannt, bei dem ein Polyurethan-Prepolymer, das einen Beschleuniger und Wasser als Treibmittel enthält, mit einem härtbaren Reaktionsharz, das Härtungskatalysatoren enthält, gemischt wird. Aus WO 85/00157 A1 ist eine Druckdose bekannt, die zur Mischung von 2 Komponenten geeignet ist. Dabei befindet sich das Polyurethan-Prepolymer im äußeren Behälter und ein dafür geeigneter Härter im Innenbehälter, der durch einen durch den Boden der Druckdose geführten Stößel geöffnet und in die Druckdose hinein entleert werden kann.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung geht von einem Druckbehälter bekannter Art aus (DE-OS 33 22 811). Der Druckbehälter besteht im wesentlichen aus einer Druckdose und einem Zusatzbehälter, welcher in der Druckdose untergebracht ist. Er enthält ein Reaktionsmittel, das die Schaumaushärtung beschleunigt. Wegen seiner Zusammensetzung und seiner Wirkung auf das in der Druckdose enthaltene Prepolymer wird es von diesem getrennt gehalten, bis der Schaum ausgebracht werden soll. Dann wird mit einem im Boden der Druckdose abgedichteten beweglichen Stößel der Deckel des Zusatzbehälters in die Dose abgesprengt und der Inhalt des Zusatzbehälters in die Dose geschüttelt. Die daraus entstehende Mischung wird sofort ausgebracht.

Die aus solchen vorbekannten Polyurethan-Montageschäumen gebildeten Werkstoffe haben physikalische und chemische Eigenschaften, welche bekannt sind und sich nicht mehr wesentlich weiterentwickeln bzw. verbessern lassen. Das bedeutet, daß bestimmte Eigenschaften fehlen, die aus unterschiedlichen Gründen in Montageschäumen dieser Art gewünscht werden. Dazu gehört z. B. eine höhere Festigkeit, eine verbesserte Klimabeständigkeit, eine verbesserte chemische Resistenz und manches andere mehr. Es hat sich gezeigt, daß diese verbesserten Eigenschaften erzielt werden können, wenn das Polyurethan-Pre­ polymer für einen solchen Montageschaum zusätzlich ein härtbares Reaktionsharz enthält.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, die in der Lage ist, einen Montageschaum mit verbesserten Eigenschaften zu erzeugen.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung gemäß Anspruch 1 ist geeignet, einen solchen Montageschaum zu erzeugen. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche.

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung entsteht nämlich in dem Polyurethan-Mon­ tageschaum aus dem Reaktionsharz und seinem Reaktionsmittel, das seinerseits aus einem Härter und einem Beschleuniger bestehen kann, ein Werkstoff, in dem das ausgehärtete Reaktionsharz in feiner Struktur verteilt ist. Dieser Montageschaum hat dadurch die Eigenschaften des Polyurethans und des Reaktionsharzes. Er ist deswegen u. a. härter, zeigt ein verbessertes Brandverhalten und nimmt weniger Wasser auf. Darüber hinaus tritt aber auch ein Synergismus auf. Insbesondere läßt sich der Montageschaum besser handhaben und ergibt eine größere Ausbeute. Diese Eigenschaften des Montageschaums lassen sich jedenfalls zum Teil aus einer Gerüststruktur erklären, welche sich in dem Polyurethanschauin aus dem erhärteten Reaktionsharz ausbildet. Die Gerüststruktur läßt sich hinsichtlich ihres Anteils in der Gesamtmasse des Montageschaums und ihrer Verteilung in diesem in bestimmten Grenzen durch die Zugabe und Verteilung des Reaktionsharzes und durch die Menge und Art des Reaktionsmittels bestimmen.

In der erfindungsgemäßen Vorrichtung lassen sich zusätzlich zum Polyurethan-Pre­ polymer praktisch alle härtbaren technischen Harze verwenden. Vor allem aber zeigen günstige Eigenschaften vernetzbare ungesättigte Polyesterharze und Epoxydharze.

Die miteinander unverträglichen Komponenten, das sind der aus Peroxid bestehende Anteil des Reaktionsmittels des Harzes und der Härtungsbeschleuniger des Polyurethanschaumes, bleiben voneinander getrennt, bis der Schaum ausgebracht werden soll. Auf diese Weise wird verhindert, daß der Schaum wegen unerwünschter Reaktionen im Druckbehälter verdirbt.

Außerdem werden mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung die für den Montageschaum verwendbaren, härtbaren technischen Harze auch auf solche Substanzen erstreckt, die entweder mit den Substanzen der Lösung unverträglich sind oder aus anderen Gründen dem Reaktionsgemisch erst kurz vor dem Ausbringen des Schaumes zugesetzt werden sollen. Das letztere ist u. a. dann der Fall, wenn der Härtungsbeschleuniger z. B. aus einem besonderen Druckbehälter mit höherem oder niedrigerem Druck zugemischt werden soll als der Vergleichsdruck, unter dem die Lösung steht.

Im folgenden wird eine erfindungsgemäße Vorrichtung anhand der Figuren in der Zeichnung näher erläutert; es zeigen

Fig. 1 im Längsschnitt eine Druckdose,

Fig. 2 den Gegenstand der Fig. 1 in einer um 1/4 Kreis gedrehten Stellung und

Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie III/III der Fig. 1.

Der in den Figuren wiedergegebene Druckbehälter besteht aus einer Zarge in Form eines zylindrischen Rohres, welche an einem Ende mit einem Dom (2) verschlossen ist. Der Dom weist einen umgebördelten Rand (3) auf, der den Dom (2) auf dem betreffenden Ende der Zarge (1) festhält und gleichzeitig eine dichte Verbindung der Teile herbeiführt. Der Druckbehälterdom ist aus einer Ronde, d. h. einer runden Platine hergestellt, einem aus Blech ausgeschnittenen Formteil, das durch Umformen die aus der Zeichnung ersicht­ liche gewölbte Form erhalten hat. Der innere Rand der Ronde ist wie bei (4) dargestellt umgebördelt und nimmt ein Tellerventil (5) auf. Der Ventilteller (6) ist seiner­ seits mit seinem Rand (7) um den Rand (4) der Ronde gebör­ delt und dadurch gegen diese abgedichtet. Er hält einen Gummistopfen (8), der sich seinerseits mit einer flansch­ förmigen Verbreiterung (9) auf der Unterseite (10) des Ventiltellers (6) abstützt und von einer hohlen Ventil­ stange (12) durchdrungen wird. Diese Stange hat einen äußeren Bund (13), der sich auf dem Außenrand (14) des Stopfens abstützt. Den rohrförmigen Abschnitt des Ventiles schließt ein Teller (15) ab. Unter dem Teller (15) und im Rohr liegen jedoch eine oder mehrere Durchbrechungen (16) des Rohrmantels. Eine Scheibendichtung (17) wird von dem die Umbördelung (4) umgreifenden Rand (18) eines Deckels (19) verspannt und sorgt dafür, daß keine Luft­ feuchtigkeit von außen eindringen kann.

Am gegenüberliegenden Ende befindet sich der Boden (20) der allgemein mit (21) bezeichneten Druckdose. Er entspricht einem konkav nach innen gefalteten Dom, wobei in seinen stabilisierenden Falten genügend Material vorhanden ist, um bei übermäßiger Druckentwicklung, bei­ spielsweise bei Temperaturen über 50°C sich nach außen zu stülpen und somit durch Volumenvergrößerung im Gesamt­ behälter einen zusätzlichen Sicherheitsraum zu schaffen. Bis auf die Wölbung nach innen entspricht jedoch der Boden in allen Teilen dem Deckel (2), so daß auf seine Beschreibung im einzelnen verzichtet werden kann. Er wird dementsprechend mit einem umgebördelten Rand (22) auf dem betreffenden Ende der Zarge (1) festgehalten. Er ist seinerseits aus einer Ronde hergestellt, deren die in der Mitte vorgesehene Aussparung umgebender Rand wie bei (23) dargestellt, umgebördelt ist. Auf diesem Rand ist ein Teller (24) durch eine Umbördelung (25) befestigt. Der Teller hat eine ringförmige Vertiefung (26).

Eine Hülse (31) aus einem abdichtenden Werkstoff weist einen inneren Bund (32) auf, der auf einer Schulter (34) einer ringförmigen Vertiefung (26) des Tellers sitzt. Der sich anschließende zylindrische Abschnitt (33) der Hülse (31) wird von dem inneren Rand (35) der Vertiefung (26) gehalten. Die Hülse ist nach innen axial versperrt. Dazu dient der Formschluß, der bei (36) zwischen dem inneren Rand der Vertiefung (26) und einem im Durchmesser vergrößerten inneren Abschnitt der Hülse (31) hergestellt ist.

Konzentrisch in der Hülse (31) sitzt eine als Stößel (37) ausgebildete Stange. Sie weist einen inneren Bund (38) auf, mit dem sie sich auf dem Innenrand (39) der Hülse (31) abstützt. Außerdem besitzt sie einen äußeren Bund (39'), der sich dementsprechend auf dem Außenrand (40) der Hülse (31) abstützen kann. Das nach außen vorstehende Stößelende (41) ist mit einer Kappe (42) nach Art der Kappe (19) abgedeckt.

Der Stößel (37) bildet eine Baueinheit mit einer Platte (28), welche parallele Längskanten (29, 30) und eine gegenüber der stößelseitigen Querkante (31) abgeschrägte Querkante (32) aufweist.

Der Druckbehälter (21) enthält je einen Innenbehälter (43, 44), die mit vorstehenden Rändern (45, 46) in der Umbördelung (22) des äußeren Druckbehälters (21) festgelegt sind. Die beiden Innenbehälter (43, 44) weisen einen gemeinsamen Deckel (47) auf, welcher mit der Form der beiden Innenbehälter (43, 44) entsprechenden Vorsprüngen (48, 49) in die Zargen (50, 51) der Innenbehälter (43, 44) eingesetzt ist. O-Ringdichtungen (52, 53) dichten den Boden (47) mit den Zargenenden ab, die formschlüssig im Boden (47) festgelegt sind.

Wie sich aus der Darstellung der Fig. 3 ergibt, folgt der Umriß jedes Innenbehälters dem ihm zugeordneten Bogen des Zargenrohres (16') des äußeren Druckbehälters (21) bis zu eingesetzten bogenförmigen Führungen (54, 55) für die Längskanten der Platte (28). Im Anschluß an die bogenförmigen Abschnitte, welche in Fig. 3 mit (56 und 57) bezeichnet sind, erstrecken sich ebene Abschnitte (58, 59), mit denen die Zargenform vollendet ist. Zwischen den ebenen Abschnitten (58 und 59) liegt die Platte (28).

Die beiden Innenbehälter (43, 44) dienen zur getrennten Unterbringung einerseits eines Reaktionsgemisches, welches außer den Komponenten eines Polyurethanmontageschaumes ein Reaktionsharz enthält und eines Reaktionsmittels, welches einen Härter und einen Beschleuniger aufweist, die bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel chemisch unverträglich mit dem Reaktionsgemisch des Polyurethanmontageschaumes bzw. dem Reaktionsharz sind.

An Ort und Stelle nimmt der Verwender zunächst die Kappe (42) ab. Das ist relativ einfach, weil er dazu lediglich an der Zunge (50'') zu ziehen braucht, welche eine Baueinheit mit der Kappe (42) bildet, wodurch deren Rand verformt und von der Umbördelung (23) abgezogen wird. Nachdem in entsprechender Weise die Zunge (51') der Kappe (19) betätigt worden ist, stößt der Verwender den Druckbehälter (21) mit dem Ende (41) des Stößels (37) auf eine feste Unterlage. Dadurch wird eine Axialbewegung des Stößels (37) ausgelöst, die infolge der Abstützung des Außenbundes (39) auf dem Außenrand (40) der Hülse (31) zu deren federndem Nachgeben führt. Dadurch wird die eine Baueinheit mit dem Stößel bildende Platte (28) mit ihrer abgeschrägten Kante (32) auf den Boden (47) gestoßen. Das führt zum Absprengen des Bodens (47) von den Zargen der beiden inneren Druckbehälter (43 und 44). Der dadurch in das Innere des Druckbehälters (21) freigegebene Inhalt dieser beiden Behälter (43, 44) wird durch Schütteln gemischt. Danach kann durch Kippen des Ventiles (12) der Behälterinhalt ausgebracht werden. Dabei hebt sich der Teller (15) von dem Bund (9), wodurch die Öffnung (16) frei wird und der Behälterinhalt durch das Ventilrohr aus dem Druckbehälter abströmt. Das Ventilrohr kann einen Verbindungsschlauch aufnehmen, der zu einer Spritzpistole führt. Diese Teile sind nicht dargestellt. Aus der Spritzpistole wird der Montageschaum ausgebracht.

Claims (4)

1. Vorrichtung zur Erzeugung von Polyurethan-Montage­ schaum mit einem äußeren Druckbehälter (21) zur Aufnahme einer Lösung eines üblichen Polyurethan-Pre­ polymers in einem Treibmittel, die zusätzlich ein übliches härtbares Reaktionsharz enthält, und mehreren Innenbehältern (43, 44) zur getrennten Aufnahme von Härterkomponenten, wobei die Innenbe­ hälter (43, 44) einen gemeinsamen Boden (47) haben, der der Umrißform der Innenbehälter (43, 44) ent­ sprechende Vorsprünge mit Dichtungen für die Zar­ genenden der Innenbehälter (43, 44) aufweist, und ein von außen beweglicher Stößel zum Abtrennen des gemeinsamen Bodens (47) von den Innenbehältern in den Außenbehälter (21) vorgesehen ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stößel als Stößelplatte (28) ausgebildet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich­ net, daß zwei Innenbehälter (43, 44) vorgesehen sind, von denen jeder im Querschnitt einen dem rohrförmigen Umriß der Zarge (1) des äußeren Druck­ behälters (21) entsprechenden gekrümmten Abschnitt (56, 57) und einen daran anschließenden ebenen Ab­ schnitt (58, 59) aufweist, und daß die Stößelplatte (28) zwischen den ebenen Abschnitten (58, 59) der Innenbehälter (43, 44) angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß für die Längskanten der Stößelplatte (28) Führungen (54, 55) an den Innenbehältern (43, 44) vorgesehen sind.