-
Verfahren zur Herstellung von Spachtelmassen auf der Grundlage von
Lösungen ungesättigter Polyester Es ist bekannt, Lösungen ungesättigter Polyesterharze
in Styrol oder anderen monomeren, mischpolymerisierbaren Flüssigkeiten zur Herstellung
von Überzügen auf Holz, Metall, Mauerwerk, Beton od. dgl. zu verwenden. Das Härten
dieser Lösungen geschieht mit Hilfe von organischen Peroxyden. Um bei Zimmertemperatur
eine rasche Trocknung zu erzielen, enthält die Harzlösung noch sogenannte Beschleuniger,
z. B. ein Kobaltsalz oder ein Amin.
-
Es ist ferner bekannt, Spachtelmassen aus Lösungen ungesättigter Polyesterharze
in monomeren, mischpolymerisierbaren Flüssigkeiten sowie Füllstoffen und Pigmentfarbstoffen
herzustellen. (Der Einfachheit halber wird in folgendem an Stelle des Begriffes
»Lösung eines ungesättigten Polyesterharzes in einer monomeren mischpolymerisierbaren
Flüssigkeit« die Bezeichnung »Polyesterkomponente« verwendet.) So kann man z. B.
die Polyesterkomponente mit einem Beschleuniger, etwa einem Kobaltsalz oder mit
Dimethylanilin, sowie mit Füllstoffen und Pigmentfarbstoffen vermischen oder mechanisch
verkneten. Das für die Härtung der so erhaltenen Masse nötige organische Peroxyd
wird diesen Spachtelmassen erst unmittelbar vor deren Verwendung zugesetzt, weil
die Mischpolymerisation, die zur Erhärtung der Masse führt, bei Raumtemperatur wenige
Minuten nach Zusatz des organischen Peroxydes einsetzt. Es handelt sich also bei
Spachtelmassen auf Basis ungesättigter Polyester um sogenannte Zweikomponentensysteme.
Hierbei werden die Polyesterkomponente und der Härter getrennt hergestellt und dem
Verbraucher getrennt ausgehändigt.
-
Derartige Spachtelmassen werden zum Ausfüllen von Fehlerstellen, Vertiefungen,
z. B. Beulen an Werkstücken aus Holz, Metall oder Beton usw., verwendet.
-
Für die Herstellung der Spachtelmasse und der Peroxydkomponente sind
verschiedene Verfahren bekannt. Beispielsweise wird das Peroxyd in Form einer handelsüblichen
flüssigen Lösung oder pastenförmigen Dispersion in schwerflüchtigen Flüssigkeiten,
z. B. Dimethylphthalat, Trikresylphosphat, Triäthylphosphat usw., zugegeben. Diese
Flüssigkeiten beeinträchtigen in höherer Konzentration die einwandfreie Aushärtung
des Gemisches aus Polyesterkomponente und Peroxyd. Bei den praktisch verwendbaren
Peroxyden, wie Benzoylperöxyd, Methyläthylketonperoxyd, Cyclohexanonperoxyd, Cumolhydroperoxyd,
beträgt der Anteil an den genannten phlegmatisierend wirkenden Flüssigkeiten zwischen
30 und 60 °/o der Peroxydlösung bzw. pastenförmigen Dispersion. Da die optimalen
Peroxydmengen, die einer Lösung aus ungesättigtem Polyesterharz in Styrol für die
härtende Mischpolymerisation zugesetzt werden können, zwischen 1 und 2,50/,
liegen, betragen die Zusätze der Peroxydlösungen bzw. -dispersionen zur Polyesterkomponente
zwischen 2 und 60/,. Die genaue Abmischung von 100 Teilen Polyesterkomponente
und 2 bis 6 Teilen Peroxydlösungen bzw. -dispersionen im praktischen Gebrauch in
Werkstätten ist wegen der ungenauen Dosiermöglichkeiten schwierig und mit sehr großen
Fehlergrenzen verbunden. Die Verwendung der hochkonzentrierten Peroxydlösungen bzw.
-dispersionen erfordert außerdem wegen ihrer schleimhautätzenden Eigenschaften einen
sorgfältigen Umgang.
-
Um diese Nachteile zu vermeiden, hat man andere Dosierungsverfahren
vorgeschlagen.
-
So werden die Peroxyde in leichtflüchtigen Lösungsmitteln wie Äthylacetat,
Aceton, Methylenchlorid usw. gelöst. In diesen Lösungen liegt das Peroxyd im allgemeinen
in Konzentrationen von 7,5 bis 12,50/, vor. Da es sich jedoch bei der Herstellung
von Spachtelmassen auf Basis ungesättigter Polyesterharze um Komponenten von verschiedener
Konsistenz handelt - die Polyesterkomponente ist durch ihren Gehalt an Füllstoffen
und Pigmentfarbstoffen pastös, während die Peroxydlösung in flüssiger Form vorliegt
-, ist die visuelle Abschätzung der beiden Komponentenmengen schwierig, oder es
müssen Waagen verwendet werden, die bei kleineren Mengen von großer Genauigkeit
sein müssen. Das Abwiegen der benötigten Mengen macht die Verwendung derartiger
Spachtelmassen in Werkstätten umständlich und beschwerlich. Außerdem verändern größere
Ungenauigkeiten in der Dosierung der beiden Komponenten die Eigenschaften der erhärtenden
Spachtelmasse
ungünstig. Die Verwendung verdünnter Peroxydlösungen setzt die Konsistenz der pastösen
Spachtelmassen stark herab, so daß dickere Schichten an senkrechten Werkstückflächen
zum »Ablaufen« neigen. Um` dem Ablaufen zu begegnen, muß die Polyesterkomponente
von derart hoher Konsistenz sein, daß nacli-dem Vermischen mit dem Härter eine ausreichende
Köilsistenz erhalten bleibt. Das Vermischen der beiden Komponenten, die. in der
Konsistenz sehr weit auseinauderliegen, ist daher nicht mit der erforderlichen Leichtigkeit
zu bewerkstelligen.
-
Es ist ferner bekannt; das Peroxyd in Pulverform den pulverförmigen
Füllstoffen und Pigmentfarbstoffen beizumischen und das Polyesterharz als Lösung
in Styrol unter Zusatz eines Beschleunigers, vorzugsweise Dimethylanilin, getrepnt
herzustellen und kurz vor der Verarbeitung die das organische Peroxyd enthaltenden
pulverförmigen Füllstoffe und Pigmentfarbstoffe in die Polyesterkomponente einzurühren.
Da sich das Gemisch bereits nach wenigen Minuten zu verfestigen beginnt, ist eine
maschinelle Verarbeitung mit Hilfe von Walzenstühlen - wie sie üblicherweise zur
Herstellung von Spachtelmasse in der Lackindustrie verwendet werden #nahezu ausgeschlossen.
Wegen der rasch einsetzenden Polymerisation des Gemisches ist eine gleichmäßige
Einarbeitung der Pigmentfarbstoffe kaum möglich. Die gleichmäßige Zerteilung der
Farbstoffagglomerate ist aber wesentliche Voraussetzung für eine porenfreie Spachtelmasse,
die nach der Erhärtung mit Hilfe von Schleifmitteln geglättet und danach mit Lackfarben
überzogen werden soll; deshalb müssen Spachtelmassen, die durch manuelles Einmischen
von pulverigen Füll- und Farbstoffen in einen unpigmentierten Lack auf Basis ungesättigter
Polyester hergestellt werden, vor dem Lackauftrag meistens mit Spachtelmassen herkömmlicher
Art überschichtet werden. Der Nachteil dieses Verfahrens liegt aber auch noch darin,
daß sich die Verwendung von pulverförnügen Peroxyden - auf Grund bestehender Transportvorschriften
- auf Benzoylperoxyd beschränkt. Benzoylperoxyd ist für die Härtung von Polyestern
bei normalen Raumtemperaturen in praktisch annehmbaren Zeiten nur in Kombination
mit Beschleunigern in Form von Aminen wie z. B. Dimethylanilin anwendbar. Derartige
Kombinationen bewirken bei ihrem Zusammentreffen in der Lösung des ungesättigten
Polyesterharzes in Styrol die Einleitung einer spontanen Mischpolymerisation, die
sehr rasch zum Viskositätsanstieg, zur Gelierung und schließlich zur Aushärtung
zu einem festen Kunststoff führt. Reaktionsträge ungesättigte Polyester können jedoch
für Spachtelmassen, die bei Raumtemperaturen aushärten sollen, nicht verwendet werden,
da deren Eigenschaften technisch nicht befriedigen. Wegen der spontanen Polymerisation
ist die erwünschte intensive Verteilung von Pigmenten, Füllstoffen u. dgl. in der
Spachtelmasse nur unvollkommen durchzuführen; denn die Verteilung muß sehr rasch
erfolgen, damit noch ausreichend Zeit zum Auftragen des Gemisches auf das zu behandelnde
Werkstück verbleibt, ehe die Polymerisation den Geberpunkt erreicht. Da sich in
der pulverförmigen Mischungskomponente auch das pulverförmige Peroxyd befindet,
ist dessen gleichmäßige Verteilung in der Masse ebensowenig gewährleistet. Da an
Stellen mit stärker konzentrierter Peroxydmenge die Polymerisation rascher erfolgt
als an Stellen mit geringer oder fehlender Peroxydkonzentration, treten während
der Härtung unterschiedliche Spannungen auf, die zu einem sehr unterschiedlichen
Gefüge der erhärteten Spachtelmasse führen.
-
Die eben geschilderte Arbeitsweise soll ein Abmessen der beiden Komponenten
überflüssig machen. Der Verarbeiter soll hiernach so viel von der pulverförmigen
peroxydhaltigen Komponente in den flüssigen Lack aus ungesättigtem Polyester, Styrol
und Beschleuniger mischen, wie zur Erzielung einer spachtelähnlichen pastösen Konsistenz
nötig ist. Damit soll die ausreichende Menge Peroxyd zwangläufig in das Gemisch
eingetragen werden. Da die Auffassungen über den Grad der nötigen Konsistenz des
Spachtelgemisches verschiedener Verbraucher voneinander abweichen können, werden
die eingemischten Pulvermengen prozentual verschieden groß sein. Damit werden naturgemäß
unterschiedliche Füller- und Farbstoff mengen zur Anwendung gelangen, die bei gleichen
Ausgangskomponenten verschiedenartig zusammengesetzte Spachtelmassen ergeben. Haftfestigkeit,
Elastizität, Härte, Schleifbarkeit, Wärmebeständigkeit usw. von Spachtelmassen werden
aber ganz entscheidend von dem Verhältnis von Füll- und Farbstoffen zum Bindemittel
bestimmt.
-
Keines der bis jetzt bekannten Verfahren erfüllt die Forderung nach
einfacher Handhabung, verbunden mit größtmöglicher Gleichmäßigkeit der Herstellung
von Spachtelmassen aus ungesättigten Polyesterharzen.
-
Es wurde nun gefunden, daß die geschilderten Nachteile vermieden und
schnellhärtende lufttrocknende Spachtelmassen hergestellt werden, wenn ein Teil
der üblicherweise zur Bereitung der Spachtelmasse verwendeten Füllstoffe und bzw.
oder Pigmentfarbstoffe und gegebenenfalls indifferente Kunstharze mit einer Lösung
oder Dispersion eines organischen Peroxyds vermischt und auf diese Weise ein pastenförmiger
Härter hergestellt wird, welcher mit der Polyesterkomponente, welche auf der Grundlage
eines ungesättigten Polyesterharzes und einer monomeren, mischpolymerisierbaren
Flüssigkeit, z. B. einer Vinylverbindung wie Styrol, Vinyltoluol, Acryl- und Methacrylsäureestern,
Diallylphthalat als Lösungsmittel unter Zusatz von Füllstoffen und bzw. oder Pigmentfarbstoffen
sowie Beschleunigern wie Kobaltsalze oder ein Amin, z. B. Dimethylanilin, aufgebaut
ist, vor der Verarbeitung vermischt wird.
-
Da auf die Härterkomponente ein Teil der Füllstoffe und bzw. oder
Pigmentfarbstoffe und gegebenenfalls indifferentes Kunstharz übertragen wird, kann
die Konsistenz der das ungesättigte Polyesterharz enthaltenden eigentlichen Spachtelkomponente
gesenkt werden, ohne daß nach der Zumischung des pastenförmigen Härters ein Ablaufen
des Gemisches auch in sehr dicken Schichten an senkrechten Flächen zu befürchten
wäre.
-
Die Konsistenz der beiden Komponenten kann also nahezu gleich sein.
-
Durch den Zusatz eines Teils der Füllstoffe und bzw. oder Pigmentfarbstoffe
und gegebenenfalls Kunstharze wird das organische Peroxyd weit über das vorgeschriebene
Maß hinaus phlegmatisiert, so daß die Handhabung der Härterpaste verhältnismäßig
ungefährlich ist, zumal hierbei noch die Peroxydkonzentration wegen des Gehaltes
der Härterkomponente an den Pigmentfarbstoffen gering ist.
-
Durch die Bindung des organischen Peroxyds, von dem - wie eingangs
erwähnt - nur verhältnismäßig kleine Mengen benötigt werden, an Pigmentfarbstoffe,
Füllstoffe und gegebenenfalls indifferente Kunstharze
kann die Dosierung
der Härterpaste zur die Polyesterkomponente enthaltenden Spachtelmasse in günstigeren
Mengenverhältnissen, z. B. 10: 100 oder 20: 100, vorgenommen werden. Damit werden
zwangläufig die Fehlergrenzen kleiner als bei der direkten Verwendung der handelsüblichen
Peroxydlösungen oder -dispersionen, die das Peroxyd in hohen Konzentrationen enthalten.
-
Bei der Erfindung können einerseits die Füllstoffe und Pigmentfarbstoffe
sowie Beschleuniger maschinell mit der Polyesterkomponente verknetet und gegebenenfalls
vermahlen werden; andererseits kann die Peroxydlösung mit Füll- und bzw. oder Pigmentfarbstoffen
(gegebenenfalls auch indifferenten Kunstharzen) gleichfalls mechanisch vermischt
werden. Beide Spachtelkomponenten enthalten die Pigmentfarbstoffe demnach in einer
größtmöglichen Gleichmäßigkeit: Da es sich in beiden Fällen um geschmeidige, weiche
Pasten handelt, ist die Verwendung beider Komponenten aus Metalltuben möglich: Die
Dosierung kann dadurch erfolgen, daß die Öffnungsflächen der Tuben für die beiden
Komponenten in dem vorgeschriebenen Verhältnis zueinander stehen, wie z. B. 10:
100 oder 20: 100 (wie oben erwähnt). Werden aus so aufeinander abgestimmten Tuben
gleich lange Stücke gepreßt, so stehen die Volumina beider Massen im gewünschten
Verhältnis zueinander. Die Vermischung kann sehr leicht mit Hilfe einer Spachtelklinge
vorgenommen werden. , Das Verfahren bietet erfindungsgemäß darüber hinaus noch den
Vorteil, daß der Grad der Dosierung und Vermischung aus der erhärteten Spachtelmasse
auch noch nach mehreren Wochen erkannt werden kann. Wird nämlich die Polyesterkomponente
selbst mit weißen Pigmentfarbstoffen versetzt, so daß hieraus eine weiße Masse entsteht,
und die Härterpaste schwarz gefärbt, so ergibt sich nach Mischung im vorgeschriebenen
Verhältnis ein bestimmter Grauton, der mit Hilfe von Farbmustertafeln weitestgehend
fixiert werden kann. Abweichungen des Mischungsverhältnisses beider verschieden
gefärbter Komponenten ergeben Abweichungen von dem festgelegten Farbton. Das Grau
wird heller oder dunkler ausfallen, je nachdem, ob weniger oder mehr von der Härterpaste
verwendet wurde.
-
Beim flüchtigen Vermischen der beiden gefärbten Komponenten entstehen
dunklere bis schwarze Streifen oder Schlieren in der Masse, die auch in der verfestigten
Schicht erkannt werden können. Nur bei gründlicher Vermischung ist die Masse gleichmäßig
grau gefärbt. Da beide Komponenten pastenförmig sind, laufen die beiden verschiedenfarbigen
Massen nicht selbständig ineinander. Selbstverständlich können auch andere Farbtönungen
miteinander kombiniert werden.
-
Die Erfindung bringt gegenüber den bisher bekannten Verfahren demnach
folgende Vorteile: 1. Leichtere Dosiermöglichkeiten mit größtmöglicher Genauigkeit,
2. optische Kontrolle des Mischungsverhältnisses; 3. optische Kontrolle des Vermischungsgrades.
Beispiel 1 A. Polyesterkomponente 30 Teile einer 70°/oigen Lösung eines ungesättigten
Polyesterharzes in Monostyrol, 28 Teile Talkum, 27,5 Teile gemahlene Kreide, 4 Teile
Eisenoxydrot, 8,5 Teile Monostyrol, 2 Teile einer 20°/oigen Lösung von Kobaltnaphthenat
in Toluol werden in einem Kneter vermischt und anschließend auf einer Dreiwalze
vermahlen.
-
B. Härterpaste 12 Teile hochdisperses Siliciumdioxyd, 25 Teile einer
500/,igen Lösung eines mit nichttrocknenden synthetischen Fettsäuren modifizierten
mageren Alkydharzes in Xylol, 38 Teile Äthylacetat, 25 Teile einer 500/,igen Lösung
von Cyclohexanonperoxyd in Triäthylphosphat werden in einem Mischer miteinander
verknetet.
-
100 Raumteile A und 10 Raumteile B werden mittels einer Spachtelklinge
vermischt und auf blankes Stahlblech aufgetragen. Das Gemisch erhärtet beispielsweise
bei + 20°C innerhalb kurzer Zeit zu einer festen Masse.
-
Beispiel 2 C. Polyesterkomponente 30 Teile einer 70°/@gen Lösung eines
ungesättigten Polyesterharzes in Monostyrol, _ 28 Teile Talkum, 26,5 Teile gemahlene
Kreide, 5 Teile Titandioxyd, 8,5 Teile Monostyrol 2 Teile einer 20°/oigen Lösung
von Kobaltnaphthenat in Toluol werden in einem Kneter vermischt und anschließend
auf einer Dreiwalze vermahlen.
-
D. Härterpaste 10 Teile hochdisperses Siliciumdioxyd, 2 Teile eines
peroxydbeständigen Schwarzpigmentes, 25 Teile einer 500/,igen Lösung eines mit nicht
trocknenden synthetischen Fettsäuren modifizierten mageren Alkydharzes in Xylol,
38 Teile Äthylacetat, 25 Teile einer 500/,igen Lösung von Cyclohexanonperoxyd in
Triäthylphosphat werden in einem Mischer miteinander verknetet.
-
100 Raumteile C und 10 Raumteile D werden mittels einer Spachtelklinge
vermischt. Hierbei entsteht eine hellgraue Spachtelmasse. Das Gemisch wird auf ein
gut gereinigtes Stahlblech aufgetragen und erhärtet beispielsweise bei 1- 20°C innerhalb
kurzer Zeit zu einer festen Masse.
-
E. Polyesterkomponente Zusammensetzung wie im Beispiel 2 unter C aufgeführt.
-
F. Härterpaste 42 Gewichtsteile Talkum (etwa 5 ,u Teilchengröße),
25 Gewichtsteile einer 50°/oigen Lösung eines mit nicht trocknenden synthetischen
Fettsäuren modifizierten mageren Alkydharzes in Xylol-Butylacetat (1 : 1),
8
Gewichtsteile Dimethylphthalat, 25 Gewichtsteile einer 50°/jgen Lösung von Cyclohexanonperoxyd
in Triäthylphosphat werden in einem Mischer miteinander verknetet.
-
100 Raumteile E werden mit 10 Raumteilen F mittels Spachtelklinge
vermischt. Die Mischung wird auf eine saubere und trockne rohe Holzspanplatte aufgezogen.
Je nach Reaktivität der Harzkomponente erhärtet das Gemisch bei + 20°C Raumtemperatur
innerhalb weniger Minuten bis Stunden. Höhere Temperaturen verkürzen die Härtezeiten.
-
Für eine ungesättigte Polyesterharzlösung seien beispielsweise folgende
Angaben gemacht: 1,0 Mol einer ungesättigten Dicarbonsäure, z. B. Maleinsäure, 1,0
Mol Phthalsäureanhydrid und 2,2 Mol eines zweiwertigen Alkohols, z. B. Propylenglykol,
werden in bekannter Weise verestert. Der auf diese Weise hergestellte Polyester
wird im Verhältnis 70: 30 in Monostyrol gelöst.