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Verfahren zur Herstellung einer spritzbaren Lösung einer plastischen
Uberzugsmasse Die Erfindung bezieht sich auf die Herstellung von Kleblösungen, insbesondere
für die Herstellung von klebenden wärme- und/oder schallisolierenden Überzugsmassen,
die in einer flüchtigen organischen Flüssigkeit dispergiert sind und die auf die
zu schützende Oberfläche mittels einer Spritzpistole aufgebracht werden können.
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Nach der Erfindung besteht die verbesserte plastische, in einem Lösungsmittel
gelöste Masse, die nach Verdampfen des Lösungsmittels einen leichten, haftenden,
stofffesten Überzug von geringer Wärmeleitfähigkeit bildet, aus Teilchen von Wärmeisoliermaterial
geringer Dichte, die in der verdünnten Lösung eines ,Bindemittels in einem flüchtigen
organischen Lösungsmittel suspendiert sind, wobei das Bindemittel aus einem innigen
Gemisch eines hochvulkanisierten, kautschukartigen Polymeren mit konjugierter Doppelbindung
mit einem damit mischbaren Harz besteht, wobei das Gemisch in dem- Lösungsmittel
leicht dispergierbar ist.
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In einer anderen Form der Durchführung der Erfindung besteht das verbesserte
Verfahren zur Herstellung einer Lösung in einem flüchtigen organischen Lösungsmittel
eines gut vulkanisierten, zähen, kautschukartigen Polymeren hoher innerer Festigkeit
darin, daß ein Gemisch aus vulkanisierbarem, kautschukartigem Polymerem, einem löslichen,
damit
mischbaren Harz in einer Menge von q.o bis i2o0/a des Gewichts des Polymeren und
einem überschuß eines Vulkanisationsmittels über die Menge hinaus, die für gewöhnlich
zur Vulkanisation des Polymeren bis zur Unlöslichkeit in dem organischen Lösungsmittel
erforderlich ist, hergestellt und gleichzeitig auf Vulkanisationstemperaturen erwärmt
wird.
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Die Isolierung von Wänden und verschiedenen anderen Bauteilen gegen
Wärme- und/oder Schallübertragung kann durch Aufbringen, z. B. mittels mechanischer
Befestigung oder mittels Klebkitten, von vorgeformten Platten zellenförmigen Isoliermaterials
auf den Bauteil erhalten werden. Für kleine und unzugängliche Abschnitte ist dieses
Verfahren mühsam und schwierig. Eine Isolierung in flüssiger oder pastöser Form,
die auf die zu isolierenden Abschnitte aufgestrichen oder aufgespritzt werden kann
und die dann trocknet oder erhärtet, hat offensichtliche Vorteile in bezug auf leichtes
Aufbringen sowie in vielen anderen Hinsichten.
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Zum Aufspritzen geeignete Isoliermassen sind bereits hergestellt worden,
bei denen ein zellenförmiges, im Gewicht leichtes poröses Isoliermaterial, z. B.
aufgeblätterter Vermikulit, in einem harzartigen oder kautschukartigen Bindemittel
dispersiert worden ist. Diese bekannten Bindemittelarten bestanden beispielsweise
aus vulkanisiertem Kautschuk in Form von Kautschukmilch, aus Asphalt- oder Harzlösungen,
die kleine Mengen von vulkanisierter Kautschukmilch enthalten, und aus synthetischen
harzartigen filmbildenden Stoffen, wie z. B. Alkydharzen. Wenn eine wäßrige Trägerflüssigkeit
verwendet wird, ist die Adhäsion an Metallflächen und besonders an etwas fettigen
Flächen schwach. Wird ein nicht wäßrigesLösungsmittel als Träger verwendet, so sind
die Massen entweder von zu hoher Viskosität, um spritzbar zu sein, oder der Vermikulit
(ein glimmerartiges Mineral) oder das andere gleichwertige Isoliermaterial setzt
sich ab oder trennt sich. Unvulkanisierte kautschukartige Bindemittel oder harzartige
und auf Asphaltgrundlage beruhende Bindemittel haben sich weniger widerstandsfähig
gegen thermische und/oder mechanische Beanspruchungen erwiesen als die vulkanisierten
oder anderweitig zäh gemachten Bindemittel.
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Es ist deshalb ein Ziel der Erfindung, einen Stoff in flüssiger oder
plastischer Form zu schaffen, der bei langer Lagerung gleichförmig in der Zusammensetzung
bleibt; der leicht durch Spritzen, Aufstreichen od. dgl. auf unregelmäßig gekrümmte
oder geformte Oberflächen aufgebracht werden kann, und der in der Lage ist, seine
Lage auf diesen Oberflächen in jeder gewünschten Dicke sowohl beim ersten Auftrag
als auch nach dem Härten zu einer festen Dauerform zu behalten. Ein weiteres Ziel
der Erfindung ist die Schaffung einer flüssigen oder plastischen Masse, die in üblichen
Dickenschichten schnell zu einer hellfarbigen, haftenden, zusammenhängenden. starken,
zähen, im Gewicht leichten, zellenförmigen Form zu härten vermag, die nicht durch
Erwärmen oder durch erhöhte Temperaturen erweicht wind. und die einen niedrigen
Wärmeübertragungskoeffizienten hat. Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung
einer wärmeisolierenden Masse, .die nach ihrem Auftrag als plastische oder flüssige
Masse auf eine Bauteiloberfläche, z. B. eine Stahl- oder Aluminiumschiene od. dgl.,
und nach Härten zu einem endgültigen trockenen oder dauernden Zustand an dieser
Bauteiloberfläche klebend und biegsam befestigt ist und von der Fläche selbst bei
schweren Erschütterungen und großen Temperaturveränderungen nicht leicht abfällt.
Ein weiteres Ziel ist die Schaffung von unregelmäßig geformten Bauteilen, die gegen
den Durchgang von Wärme mittels einer klebend an den Bauteilen befestigten, vollkommen
sich anpassenden, gleichmäßig dicken Isolierschicht von hoher Isolierwirkung und
niederer Dichte isoliert sind.
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Diese und andere Ziele werden nach der Erfindung dadurch erreicht,
daß in der neuartigen Masse ein Bindemittel verwendet wird, das aus einem hochvulkanisierten,
kautschukartigen Polymeren und einem damit mischbaren und löslichen harzartigen
Stoff besteht, der in einer großen Menge eines flüchtigen organischen Lösungsmittels
aufgelöst ist, wobei das Bindemittel eine Menge faserigen oder zellenförmigen Isoliermaterials,
z. B. Teilchen von Vermikulit, enthält. Die hohe Viskosität, die durch die Verwendung
von hochvulkanisiertem, aber aufgelöstem Kautschuk erhältlich ist, verhütet das
Absetzen des Vermikulits und dadurch ein Verstopfen des Spritzschlauches u. dgl.
und ermöglicht die Verwendung von verhältnismäßig großen Mengen von Vermikulit und
Lösungsmittel, wodurch die Isolierwirksamkeit des getrockneten Auftrages erhöht
wird.
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Als Beispiel der neuartigen Massen nach der Erfindung wird folgende
Zusammenstellung gegeben, in der alle Teile Gewichtsteile sind:
| Roter regenerierter Schlauchkautschuk . . q.oo |
| Zinkoxyd ............................ 20 |
| Dipentamethylenthdunarntetrasulfid ..... 8 |
| Oxydationsschutzmittel . . . . . . . . . . . . . . . |
| Mit Kalk behandeltes Kolophonium .... 4oo |
| Wasser .............................. 2o |
| Zerteilter Vermikulit . . . . . . . . . . . . . . . . . . i5oo |
| Benzin .............................. 5300 |
Der Regeneratkautschuk, der etwa 62 °/o Kautschuk-Kohlenwasserstoffe enthält, wird
durch Walzen auf einem Kautschukwalzwerk erweicht, und das Zinkoxyd wird eingewalzt.
Das Gemisch wird dann in einen kräftigen Innenmischer eingebracht, z. B. eine Baker-Perkins-Universal-Misch-
und Knetmaschine, und die Hälfte des mit Kalk behandelten Kolophoniums in kleinen
Mengen zugesetzt und eingemischt. Ein Baumharz, das in der Menge von 7 1/o seines
Gewichtes mit Calciumhydrat behandelt ist, ist geeignet zur Verwendung als mit Kalk
behandeltes Baumharz. Dann wird das Dipentamethylenthiuramtetrasulfid zugesetzt
und eingemischt, worauf der Mischer mittels Dampifeis von 6.atü im Miischerm@antel
erwärmt wird,
um eine Temperatur von 12o° im Gemisch zu erhalten,
die während 1l/2 Stunden aufrechterhalten wird. Während dieses Zeitraumes wird das
Gemisch trocken und krümelig. Der Rest des mit Kalk behandelten Kolophoniums zusammen
mit dem Oxydationsschutzmittel wird dann zugesetzt und das Mischen fortgesetzt,
bis das Gemisch zusammenhaftet und glatt und homogen ist. Irgendein Oxydationsschutzmittel
kann verwendet werden, z. B. polymerisiertes Trimethvldihydrochinolin. Gewünschtenfalls
kann dieser Bestandteil jedoch auch weggelassen werden, wenn etwas weniger Beständigkeit
gegen Oxydation zulässig ist.
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Das Gemisch wird nun auf etwa 93' gekühlt, indem Kühlwasser
durch den Mantel des Mischers hindurchgeleitet wird. Etwa io% des Lösungsmittels
werden langsam zugesetzt, um ein Brechen der Masse zu verhindern; das Wasser wird
dann zugesetzt und gut eingemischt, danach der Rest des Lösungsmittels in kleinen
Mengen. Ein Benzin mit einem Siedebereich von etwa 6o bis 99° und einem spezifischen
Gewicht von o,68 ist ein Lösungsmittel von gewünschter hoher Flüchtigkeit.
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Das zerteilte Vermikulitisoliermaterial wird der imLösungsmittel dispersiertenMasse
zugesetzt und gleichmäßig damit vermischt, um- eine Endmasse zu bilden, die auf
verschiedenartige Oberflächen mittels einer Spritzpistole aufgespritzt zu werden
vermag und die beim Aufspritzen auf senkrechte Flächen nicht unter ihrem eigenen
Gewicht nach dem Aufbringen und während des Trocknens abrinnt oder abläuft. Der
getrocknete Auftrag haftet fest an der Oberfläche, auf die er aufgebracht ist, hat
eine geringe Dichte und daher einen hohen Wärmeisolierwert und bricht oder bröckelt
selbst unter starken Erschütterungen nicht ab. Selbst bei sehr hoher Temperatur
erweicht er nicht oder fließt ab oder schrumpft zusammen. Nach vollkommenem Trocknen
ist der Auftrag widerstandsfähig gegen die erweichende und schwächende Wirkung von
verschiedenen Ölen und Lösungsmitteln.
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Das durch Sprühen aufgetragene und getrocknete Erzeugnis des obigenBeispiels
ist etwa 24mm dick und wird entweder auf eine Unterlage aufgeklebt oder als selbsttragender
flacher Block verwendet, hat ein spezifisches Gewicht von nur 0,307
und eine
Wärmeleitfähigkeit (K-Wert) von 0,00051q.68 oal/em2 - ° C - cm Dicke. Der selbsttragende
Wärmeisolierteil wurde gebildet durch Aufsprühen der plastischen Masse auf einen
waagerecht liegenden Bogen aus regenerierter Cellulose, Trocknen der Masse und anschließendes
Befeuchten der frei liegenden Oberfläche der regenerierten Cellulose, um eine abstoßende
Fläche zur getrockneten Masse zu bilden, so daß die regenerierte Cellulose leicht
abgezogen werden konnte. Andere abstoßende Flächen, wie z. B. amalgamiertes Zinn,
können in ähnlicher Weise verwendet werden. Die getrocknete Masse klebt daran nicht
an, sondern kann leicht von Flächen dieser Art abgehoben werden.
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Kautschuk, der mit nicht mehr als etwa 1,5 % Dipentamehtylenthiuramtetrasulfid
ohne Schwefelzusatz vulkanisiert worden ist, ist für gewöhnlich schwer, wenn nicht
unmöglich, in gasolinartigen Lösungsmitteln zu dispergieren. Es ist deshalb ziemlich
überraschend, daß Regeneratkautschuk, der nur einen kleinen Prozentsatz Schwefel
enthält und der zusätzlich auf eine Vulkanisationstemperatu.r mit gut über 31/o
des genannten Beschleunigers, bezogen auf das Gewicht des Kautschuks, erwärmt worden
ist, leicht dispersierbar in Gasolin sein sollte. Die in dem Einsatz während der
Vulkanisation vorhandene Harzmenge muß sorgfältig geregelt werden, da zuwenig Harz
die Löslichkeit des vulkanisierten Kautschuks verzögert oder vermindert, während
eine zu große Menge des harzartigen Bestandteiles die Zähigkeit des endgültigen.
getrockneten Rückstandes herabsetzt und ferner auch eine zusätzliche Erwärmungszeit
in dem Nfischer für die Beschickung erfordert, bis der krümelige Zustand erreicht
ist. Es wurde gefunden, daß es notwendig ist, nicht weniger als 250/0
(1oo
Teile) und nicht mehr als 750/0 (3oo Teile) des mit Kalk behandelten Kolophoniums
in dem obigen Beispiel vor dem Erwärmen auf 121° zuzugeben. Da der Regeneratkautschuk
nur etwa 62'%, d. h. etwa 25o Gewichtsteile Kautschuk-Kohlenwasserstoff enthält,
liegen die Grenzprozentsäbze des .mit Kalk behandelten Kolophoniums, bezogen jatuf
den Kantschuk-Kohlenwasserstoff, bei 4o bis 12o%. Die Verwendung anderer kautschukartiger
Polymeren und oder anderer löslicher, mit ihm mischbarer Harze kann natürlich eine
Änderung von diesen Werten zur Folge haben, wobei die beschriebenen wertvollen Eigenschaften
jedoch beibehalten werden.
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Die Gesamtmenge des mit Kalk behandelten Kolophoniums in der endgültigen
Masse des vorstehend gegebenen Beispiels kann beispielsweise innerhalb ziemlich
weiter Grenzen geändert werden, wobei erhöhte Mengen etwas höhere Adhäsionswerte
ergeben, jedoch auch die Brüchigkeit, besonders bei niedrigen Temperaturen, erhöhen.
Allgemein können etwa 3o bis etwa 3oo Teile mit Kalk behandelten Kolophoniums auf
je iooTeile Regeneratkautschuk verwendet «erden, um verwendungsfähige Massen zu
erzeugen, obwohl vorzugsweise annähernd gleiche Teile verwendet werden, wie in dem
Beispiel gezeigt ist.
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Lösungen, die gemäß der vorstehenden Angabe, jedoch ohne Vulkanisation
oder eine gleichwertige Behandlung hergestellt worden sind, sind dünn und flüssig.
Sie setzen sich oder scheiden sich schlecht ab und sind, wenn überhaupt, dann nur
schwer mit einer Spritzpistole zu verarbeiten. Der Trockenrückstand dieser unvulkanisierten
Masse wurde als weich, temperaturempfindlich und verhältnismäßig unbeständig befunden,
während das getrocknete vulkanisierte Erzeugnis zäh ist und eine hohe innere Festigkeit
hat. Da der Wert der erfindungsgemäßen Masse in der flüssigen Form als eine nicht
absetzende, spritzbare Lösung und auch in der Trockenform als ein zäher, fester,
öl- und wärmefester, nachgiebiger Überzug geringer Dichte weitgehend von der Vulkanisation
oder dem Reifen des verwendeten kautschukartigen Polymeren abhängt,
ist
es notwendig, vulkanisierbare Polymere zusammen mit Mitteln auszuwählen, die in
der Lage sind, die Vulkanisation dieser Polymeren unter den ange-,vendeten Bedingungen
zu erzeugen. Innerhalb dieser Grenzen ist eine weite Auswahl der Bestandteile möglich.
So kann Rohkautschuk, Regeneratkautschuk oder ein synthetischer kautschukartiger
Stoff verwendet werden, z. B. die Polymerisate von Isopren, Butadien oder Chloropren.
Diese ungesättigten, v ulkanisierbaren Polymeren können bezeichnet werden als konjugierte
Diolefine, da jedes angesehen. werden kann als ein Polymeres von Monomeren, die
ein konjugiertes Diolefin enthalten. Erfindungsgemäß werden diese Polymeren in einen
festen, zähen, elastischen und verhältnismäßig nicht plastischen hochvulkanisierten
Zustand umgewandelt, z. B. durch Erwärmen in Gegenwart von Schwefel und Beschleunigern
oder schwefelfrei machenden Verbindungen. In der Wärme sich umsetzende öllösliche
Phenolaldehydharze können ebenfalls zugesetzt werden. Kautschukartiges Polyvinylbutyral
kann ebenfalls durch solche Phenole zäh gemacht werden.
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Zinkoxyd wird dem Regeneratkautschuk des Beispiels zugesetzt, um das
Weichmachen des Kautschuks während des Mastizierens zu unterstützen, mehr jedoch
noch, um als Aktivator für das Dipentamethylenthiuramtetrasulfid zu wirken.
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Mit Kalk behandeltes Kolophonium ist verträglich mit dem Regeneratkautschuk,
löslich in dem verwendeten Benzin, verleiht Löslichkeit dem vulkanisierten Polymeren
und wirkt als Klebrigmacher, um die Adhäsion der Masse an verschiedenartigen Oberflächen
zu erhöhen. Außerdem hat mit Kalk behandeltes Kolophonium einen hohen Schmelzpunkt
und ist niedrig im Preis. Wenn auch .die Wirkung als ein Klebrigmacher nicht in
allen Fällen wesentlich ist, dienen Harze, die in Benzin löslich und mit Regeneratkautschuk
und anderen kautschukartigen Polymeren verträglich sind, allgemein auch zur Erhöhung
der Adhäsion. Andere harzartige Erzeugnisse, die einige oder alle diese Eigenschaften
haben und die deshalb das mit Kalk behandelte Kolophonium wenigstens für gewisse
Anwendungsgebiete ersetzen können, sind Kolophonium, Zinkresinate, Kolophoniumester,
polymerisiertes Kolophonium, erhitztes Kolophonium, hochchlorierte Paraffinwachse,
Cumaron-Inden-Harze und verschiedene andere natürliche und/oder synthetische harzartige
Stoffe, die in dem verwendetenLösungsmittel und auch in dem kautschukartigen Polymeren
löslich sind. Hochchloriertes Paraffin besitzt außer anderen Vorteilen den Vorteil,
daß es dem fertig getrockneten Film einen hohen Grad von Flammfestigkeit verleiht.
Verschiedene andere Harze oder andere Modifizierungsmittel können später an Stelle
weiterer Mengen oder zusätzlich zu weiteren Mengen dieser löslichen Harzarten zugesetzt
werden, wenn diese Stoffe besondere zusätzlich gewünschte Eigenschaften geben.
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Der Zusatz einer kleinen Menge Wasser, wie in dem Beispiel, scheint
die Spritzbarkeit der Masse zu verbessern, besonders dort, wo die Lösungsmittelmenge
gering gehalten wird. Wenn Wasser nicht zugesetzt wird, ist im allgemeinen die Erhöhung
des Anteiles an Lösungsmittel notwendig. Dies ist eben weniger erwünscht wegen der
höheren Kosten des zugesetzten Lösungsmittels und weil die Masse etwas mehr zum
Absetzen des unlöslichen Teiles beim langen Stehen in flüssiger Form sowie zum Abfließen
neigt, wenn die Lösung auf senkrechte Flächen aufgebracht wird.
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Ein schnell trocknendes und leicht flüchtiges Lösungsmittel ermöglicht
den Auftrag von dicken Schichten der Isoliermasse in Spritzverfahren, ohne eine
übermäßige Menge an Lösungsmittel einzuschließen und demgemäß Taschen oder Blasen
zu bilden. Einer der besonderen Vorteile der Massen gemäß der Erfindung als wärmeisolierende
Aufträge ist die niedere Dichte in der fertig getrockneten Form. Diese Eigenschaft
beruht wenigstens zum Teil auf der Ausschaltung eines beträchtlichen Lösungsmittelvolumens
während des Trocknens. Die Verwendung von billigen, leicht flüchtigen Lösungsmitteln
ist deshalb ein offensichtlicher Vorteil. Für andere Zwecke kann es jedoch erwünscht
sein, andere und oftmals teuerere Lösungsmittel an Stelle von Benzin zu verwenden,
z. B. Schwer-Benzine, aromatische Kohlenwasserstoffe oder unentflammbare Lösungsmittel,
wie Kohlenstofftetrachlorid und andere chlorierte Kohlenwasserstoffe.
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Aufgeblätterter Vermikulit ist der wärmeisolierende Körper der in
dem Beispiel beschriebenen Masse; denn die Kautschukmischung dient lediglich als
Bindemittel und Klebstoff, um die Mineralteilchen zusammen- und an der zu schützenden
Oberfläche festzuhalten. Vermikulit ist ein Stoff der Klasse von Mineralien, deren
Kennzeichen in ihrer Eigenschaft besteht, bei Erwärmung sich aufzublättern. In Form
von zerkleinerten Teilchen, die durch ein Maschensieb mit $t Maschen/cm2 gehen,
ist es das bevorzugte Isoliermaterial dieser Massen, da es geringe Dichte, niedrige
Kosten, Festigkeit gegen Wasser, Öle und bakterielle Einwirkung zeigt, leichte Handhabung
und Dispersierbarkeit verbindet und unentflammbar sowie nicht brennbar ist. Jedoch
können auch andere inerte Isolierstoffe, die sich nicht auflösen oder anderweitig
sich in unerwünschter Weise in der plastischen Masse ändern, mit gleicher Wirksamkeit
in bestimmten Fällen verwendet werden. Gemahlener Kork beispielsweise ist, obwohl
brennbar, vielleicht sogar wirksamer als Wärmeisolator als Vermikulit. Verschiedene
zelluloseartige Produkte, wie Baumwoll-Linters, Holzmehl u. dgl., zeigen bestimmte
Vorteile und können gewünschtenfalls verwendet werden. Für besondere Zwecke, wie
die Isolation von Fußböden und für das Spritzbrett zur Isolierung der Motorwärme
bei Kraftfahrzeugen und Zugmaschinen, wird jedoch vorzugsweise der Vermikulit verwendet.
Die Menge des in dem obigen Beispiel zugesetzten Isoliermaterials richtet sich nach
der herzustellenden Masse, dem erstrebten hohen Isolierwert in Verbindung mit hoher
Adhäsion, Stoßfestigkeit und anderen wünschenswerten Eigenschaften sowie nach der
gewünschten
Spritzfähigkeit oder Sprühfähigkeit. Für bestimmte Zwecke
können diese Eigenschaften weitgehend geändert werden. Beispielsweise können Isoliermassen
hergestellt werden, in denen das Gewicht des Vermikulits oder eines entsprechenden
Volumens eines anderen Isoliermittels von 5o bis iooo Teilen je ioo Teile Regeneratkautschuk
oder einer gleichwertigen Menge von anderen vulkanisierbaren kautschukartigen Polymeren
geändert wird. In der b#--anspruchten Masse werden annähernd 4 Teile Vermikulit
für jeden Teil Regeneratkautschuk verwendet oder etwa a Teile für jeden Teil Regeneratkautschuk-Harz-Mischung,
wie in dem Beispiel dargelegt.
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Auf diese Weise ist ein neuer Isolierstoff geschaffen, der schnell,
leicht und wirtschaftlich in endlosen, dicht anliegenden und wunschgemäß dicken
Schichten auf verschiedenen Arten von Bauteilen aufgetragen werden kann und der
nach dem Auftragen schneller härtet, um einen festen, zusammenhängenden, zähen,
festhaftenden, gleichförmigen Überzug von leichtem Gewicht zu bilden, der sowohl
mechanischen als auch thermischen Beanspruchungen widersteht und gegen Wärme hoch
widerstandsfähig ist.