<Desc/Clms Page number 1>
Flexibele samenstelling op basis van een bindmiddel en ten minste een vulstof.
De uitvinding heeft betrekking op een flexibele samenstelling op basis van een zacht polyurethaan bindmiddel met lage modulus en ten minste een vulstof, welke samenstelling na verharding, een mogelijke verlenging bij omgevingstemperatuur van ten minste 50 procent bezit.
Flexibele samenstellingen op basis van polyurethaan bindmiddel worden onder meer gebruikt in de bouwsektor en de industrie voor het vervaardigen van flexibele beschermende bekledingen zoals dakbedekkingen en voeg-, vul- of kleefmassa's.
Deze flexibele samenstellingen worden veelal in vloeibare vorm in de handel gebracht en aangewend en verharden ter plaatse.
Een zacht, laag modulus bindmiddel is een bindmiddel dat na verharding een Shore A hardheid heeft van ten hoogste 45 en
<Desc/Clms Page number 2>
EMI2.1
bij voorkeur cussen 20 en 40 en een lage krach nodig heeft om za vervormen.
Dergelijke bindmiddelen breukverlenging bij lage treksterkte, bijvoorbeeld 1000 ' procent bijvoorbeeld Ig < 0 C. bij kamertemperatuur en flexibel bij läge temperatuur, spanningsarm, goed hechten en maximaal vervormbaar (cohesie) met een minimale invioed op de hechting (adhesie).
Zachte, laag modulus polyurethaan polymeren of polymeersamenstellingen zijn voor veel toepassingen te verkiezen boven de harde polyurethanen.
Harde polyurethanen zijn sterk vernet en vormen daardoor harde filmen. Deze harde types met een sterk vernet polymeer netwerk worden hoofdzakelijk gebruikt als anticorrosive bescherming van metalen. Corrosie wordt veroorzaakt door water en zuurstof ; een sterke vernetting beperkt hun doorlaatbaarheid en daardoor de corrosie. Het gebrek aan flexibiliteit vormt
EMI2.2
geen probleem op deze metalen ondergronden.
CD Totaal anders ligt het voor sterk bewegende of minerale ondergronden, hier is een grote flexibiliteit zeer belangrijk. Minerale ondergronden bijvoorbeeld dienen echter te worden
<Desc/Clms Page number 3>
beschermd tegen erosie en niet tegen corrosie. De . gasdoorlaatbaarheid en dus de sterke vernetting zijn niet nodig. Flexibele samenstellingen zijn hier dus bruikbaar en aangewezen. De flexibele bindmiddelen met de hoogste kwaliteit zijn de polyurethanen.
Flexibele polyurethanen zijn normaal lineair, hebben een hoog moleculair gewicht ( > 2000), een grote verlenging (250 procent of meer) en geven zachte eindprodukten.
Van zachte, laag modulus polyurethanen zijn de hechting, de elasticiteitsmodulus, de verlenging, de scheurweerstand en de inwendige spanning merkelijk beter dan van de hardere types maar het klevend oppervlak blijft echter een nadeel en kan de toepassing ervan beperken.
Verminderen van de kleverigheid door het bijmengen van een harder polyurethaan type geeft geen oplossing aangezien eigenschappen als Shore A hardheid, verlenging, scheurweerstand e. d. gelijktijdig fors dalen. De voordelen van het zeer zachte polyurethaan gaan dus verloren.
Bijmengen van conventionele vulstoffen geeft dezelfde nadelen.
De kleverigheid wordt beperkt maar ook hier gaan de voordelen van het zachte polyurethaan verloren.
<Desc/Clms Page number 4>
Dit geldt zowel voor minerale of organische poeders, zoals 'Silikaten, titaandioxide en polymeren in poedervorm, ales voor
EMI4.1
vezels vulstoffen krosferen mikrosferen.
Met vesels al vulstof verkrijgt men daarenboven meestal een ruw onaantrekkelijk oppervlak van de aangebrachte samenstelling. De vezels, vooral kunststofvezels, zijn slecht verenigbaar met het polyurethaan bindmiddel van de elastische samenstelling waarin ze onvoldoende dispergeren.
Geëxpandeerde minerale vulstoffen zoals geëxpandeerd perliet worden praktisch uitsluitend gebruikt in niet elastische samenstellingen voor thermische en akoestische isolatie.
Holle mikrosferen als vulstof worden in hoofdzaak gebruikt om
EMI4.2
het soortelijk te verminderen en i de verwerkbaarheid ervan te verbeteren.
De meeste van de konventionele vulstoffen blijken ook grote inwendige spanning te veroorzaken in de geharde samenstelling. Vermoedelijk komt dit doordat de vulstoffen de mobiliteit van de macro-moleculaire segmenten, bijvoorbeeld bij het krimpen, hinderen. Dit is vooral het geval bij nodulaire vulstoffen en in mindere mate bij lamellaire vulstoffen zoals talk.
<Desc/Clms Page number 5>
AI deze bekende vulstoffen verhogen dus de inwendige spanning 'en de shore A hardheid. Ze verminderen de verlenging en de schaurweerstand. Daardoor zijn ze nadelig in zachte elastische samenstellingen en worden ze siechts in kleine hoeveelheden gebruikc. Zeer kleverige polyurethanen kunnen niet bruikbaar gemaakt worden door het toevoegen van dergelijke vulstoffen zonder n belangriJke mate de voordelige eigenschappen van deze zachte polyurethanen te verliezen.
De uitvinding he-eft tot doel deze nadelen te verhelpen en een flexibele samenstelling van het hier bedoelde type te verschaffen dat door het vulmiddel relatief goedkoop en kleefvrij is, een hogere scheurweerstand en verwerkbaarheid bezit, maar waarvan de Shore A hardheid, de modulus, de verlenging en de interne spanning weinig hoger liggen dan wanneer deze vulstof niet zou aanwezig zijn.
EMI5.1
Tel de flexibele samenstelling 0, tot 10 gew.
10 geëxpandeerde polymeerdeeltjes met een grootte van 2 tot 300 CD mikrometer.
Dergelijke op zichzelf C > Z dibekend.
Zo zijn geëxpandeerde vinylideenchloride-acrylonitrile copolymeer mikrosferen in de handel onder de benaming Expance-
<Desc/Clms Page number 6>
Toepassingen van deze mikrosferen zijn beschreven in "Polymers pains Colour Journal" van 27 november 1935 en 23 Juli 1986.
Deze geëxpandeerde organische mikrosferen worden uitsluitend in waterige samenstellingen, bijvoorbeeld in decoratieve
EMI6.1
waterafdunbare De bedoeling is CD vooral de prijs en het soortelijk gewicht te verminderen CD verwerkbaarheid te verbeteren. Toepassing van deze mikrosferen buitenshuis wordt afgeraden gezien de gevoeligheid voor CD cz CD ultraviolette straling.
Het lijkt dus voor een vakman niet aangewezen dergelijke mikrosferen als vulstof te gebrulken in flexibele polyurethaan samenstellingen. Verder kunnen dezelfde nadelen verwacht worden als met alle mikrosferen, namelijk het vormen van capillaire ruimtes in de samenstelling.
Door deze ruimtes kunnen gassen en dampen zich vrij verplaatsen waardoor de beschermende werking van de samenstelling, die precies steunt op de vorming van een gasdichte afschermende laag, aanzienlijk daalt.
In deze ruimtes kan zieh bovendien waterdamp verzamelen die dan door snelle verdamping of door bevriezing beschadiging kan veroorzaken van de samenstelling. Deze ruimtes veroorzaken tevens een scherpe daling van de mechanische eigenschappen van de samenstelling. De verlenging, treksterkte en
EMI6.2
scheurweerstand gaan drastisch achteruit.
CD
<Desc/Clms Page number 7>
De aanvrager heeft verrassenderwijze vastgesteld dat niet alleen het ebrulk van dergelijke organische sikrodeeltjes in
EMI7.1
e mogeli-- ; k 4een flexibeie dat deze samenstelling nageltjk is, naardeeltjes daarenboven de mechanische eigenschappen verbeteren, onder meer de scheurweerstand doen stijgen en een lagere
EMI7.2
bovendien zonder inwendige spanning teweegbrengen en bovendien zonderwezenlijke invioed zijn op de zachtheid en elasticiteit van het bindmiddel.
In een bijzondere uitvoeringsvorm van de uitvinding zijn de geëxpandeerde polymeerdeeltjes mikrosferen, in het bijzonder holle mikrosferen.
In een doelmatige uitvoeringsvorm van de uitvinding bevat de samenstelling 0, 2 tot 6 gew. % geexpandeerde polymeerdeeltjes.
In een bijzonder doelmatige uitvoeringsvorm van de uitvinding zijn de polymeerdeeltjes van vinylideenchloride-acrylonitrile copolymeer.
De flexibele samenstelling bezit bij voorkeur een mogelijke
EMI7.3
verlenging ten minste 100% en liefst meer dan 200%.
CD CD ii De flexibele samenstelling is bijzonder geschikt als beschermende bekleding, bijvoorbeeld een dakbekleding.
<Desc/Clms Page number 8>
zen andere uitvoeringsvorm van de flexibele samenstelling is als voeg-, vul- of kleefmassa.
In beide gevallen kan de samenstelling in 110eibare vorm aangebracht worden, waarna ze uithardt tot de gewenste hardheid.
Vooral in deze uitvoeringsvormen als beschermende bekleding of voeg-, vul- of kleef#assa, bestaat een vorroordeel tegen het gebruik van polymeerdeeltjes als vulstof, in het bijzonder holle polymeer mikrosferen, aangezien deze uitvoeringsvormen meestal aan weersinvloeden onderhevig zijn en in het algemeen aangenomen wordt dat bijvoorbeeld een bekleding met geëxpandeerde polymeerdeelbjes als vulstof niet weerbestendig is, onvoldoende mechanische eigenschappen bezit en door zijn porositeit zijn beschermende funktie onvoldoende volbrengt.
In deze uitvoeringsvormen kan men dank zij het toevoegen van de geëxpandeerde polymeerdeeltjes een zeer zacht en dus sterk klevend bindmiddel gebruiken, bijvoorbeeld met een Tg < 3 C en een verlenging groter dan 1000 procent. Zonder dit vulmiddel zou dergelijk bindmiddel ondanks zijn vele voordelen wegens het sterke kleven niet bruikbaar zijn.
Bijmengen van konventionele vulstoffen geeft, in tegenstelling
EMI8.1
tot de geëxpandeerde polymeerdeeltjes, geen oplossing m
<Desc/Clms Page number 9>
aangezien eigenschappen als zachtheid, verlenging, - scheurweerstand e. d. gelijktijdig fors dalen. De voordelen van het zeer zachte polyurethaan gaan dus verloren.
Andere bijzonderheden en voordelen van de uitvinding zullen, blijken uit de hiervolgende beschrijving van een flexibele samenstelling op basis van een bindmiddel en ten minste een vulstof volgens de uitvinding. Deze beschrijving wordt enkel als voorbeeld gegeven en beperkt de uitvinding niet.
Deze beschrijving verwijst naar de enige figuur die een spanning/rekdiagram weergeeft van enkele samenstellingen
EMI9.1
volgens de uitvinding en niet volgens de uitvinding.
Een beschermende bekleding of een vul-, kleefmassa volgens de uitvinding met, na verharding, een mogelijke verlenging bij omgevingstemperatuur van ten minste 50%, bij voorkeur 100% maar liefst meer dan 200% ; bevat in hoofdzaak een geschikt polyurethaan bindmiddel, 0, 1 tot 10 gew. % geëxpandeerde polymeerdeeltjes met een grootte van 2 tot 300 mikrometer als vulstof en eventueel andere toeslagstoffen.
Als bindmiddel kan gebruik gemaakt worden van de gebruikelijke bindmiddelen voor dergelijke bekledingen en massa's. Het bindmiddel moet voor of tijdens zijn fabrikage in vloeibare vorm zijn of kunnen gebracht worden om de vulstof en de andere
<Desc/Clms Page number 10>
toaslagstoffen armee ta kunnen mengen, waarna dit bindmiddel na het aanbrengen uithardt. De samenstelling wordt in de handel gebracht met het bindmiddel in vloeibare of half vloeibare vorm en wordt in deze vorm aangebracht op een substraat indien de samenstelling een beschermende bekleding of kleefmassa dient te vormen of in een opening of voeg indien de amenstelling een vul-, uF voegmassa dient be vormen.
In het bijzonder geschikt als bindmiddel zijn polyurechanen verkregen door reaktie van een organisch polyisocyanat of elk
EMI10.1
materiaal dat twee of meerdere vrije-NCO groepen in de CD molekule bevat an een polyol ; of elk materiaal da meerdere 1ydroxylgroepen bevat. Alifatische polyurethaan bindmiddelen bezitten een goede elasticiteit, duurzaamheid in de buitenatmosfeer, hechting en waterweerstand.
Deze polyurethanen kunnen gebruikt worden zonder oplosmiddelen. Samenstellingen die oplosmiddelen of verdunners bevatten en bijvoorbeeld verharden door fysische of oxidatieve droging of door filmvorming bieden meestal minder goede eigenschappen. Oplosmiddelen of verdunners zijn meestal duur, giftig, milieubelastend en brandbaar en kunnen in veel gevallen onderliggende bekledingen aantasten. Water als oplosmiddel biedt deze nadelen niet maar door de trage verdamping van het water blijft de samenstelling gedurende lange tijd gevoelig aan vochtige weersomstandigheden. Bij
<Desc/Clms Page number 11>
EMI11.1
filmvorming ontstaan in de ruimten C > bekleding capillairewaardoor deze bekledingen water kunnen opnemen of doorlaten. De duurzaamheid is daardoor beperkt en de hechting van de samenstelling op een substraat kan nadelig beinvloed worden.
Polyurethanen kunnen zonder oplosmiddelen aangebracht worden, bijvoorbeeld als éénkomponente vochthardende prepolymeren.
Tweekomponenten Polyurethanen bezitten dezelfde eigenschappen maar dienen gemengd te worden voor het gebruik, wat het
EMI11.2
aanbrengen ingewikkelder maakt. m Het polyisocyanat kan zowel alifatisch als aromatisch zijn. In plaats van het polyisocyanaat als dusdanig kan ook een prepolymeer gebruikt worden, dit is een reaktieprodukt met hoog molekulair gewicht, verkregen door reaktie van een polyfunktionele samenstelling dewelke aktieve waterstof bevat in een overmaat polyisocyanat.
Alifatische polyisocyanaten die kunnen gebruikt worden zijn o. a. alkyleen diisocyanaten zoals ethyleen diisocyanaat, trimethyleen diisocyanaat, e. d. ; ook alkylideen diisocyanaten zoals ethyliden, diisocyanaat, butyliden diisocyanaat, e. d. en verder cycloalkylen diisocyanaten zoals cyclopenthyleen-
EMI11.3
1, 3-diisocyanaat, en 3, e.
<Desc/Clms Page number 12>
Voorbeelden van geschikte aromatische polyisocyanaten zijn . tolueen diisocyanaten, naphthyleen diisocyanaten, xylyleen diisocyanaten, ook m-, p-, methyl- en diphenyleen diisocyanaten en diphenylmethaan diisocyanaten.
Het isocyanaat kan gebruikt worden in hoeveelheden gaande van 95 tot 200 gew. % berekend op het stochiometrisch gehalte aan polyol.
Als materiaal met meerdere hydroxylgroepen om met het isocyanaat te reageren kan gebruik gemaakt worden van hydroxyl polyesters, verkregen door de reaktie van een polycarboxyl- zuur en een polyhydrisch alcohol ; van polyhydrische polyalkyleen ethers verkregen als kondensatieprodukten van een alkyleenoxide met een kleine hoeveelheid van een samenstelling die aktieve waterstofgroepen bevat zoals water, een glycol of glycerine ; van polyhydrische polyalkyleen thioethers verkregen door de reaktie van alkyleenoxides met een polyhydrisch thioether en van dieenpolymeren met eindstandige hydroxylgroepen en met bij voorkeur ongeveer 6 koolstofatomen, eventueel gesubstitueerd in posities 2 en/of 3.
Geschikte polyurethanen worden ook verkregen met butadieen homo- en copolymeren met eindstandige hydroxylgroepen.
<Desc/Clms Page number 13>
Het geharde polyurethaan van de samenstelling kan ook verkregen worden uitgaande van een prepolymeer dat een reaktieprodukt is van polyisocyanat en een polyhydroxy samenstelling, zoals bijvoorbeeld een polyesterhars met eindstandige hydroxylgroepen, een polyether met eindstandige hydroxylgroepen of een polydieenhars met eindstandige hydroxylgroepen. Bij de bereiding van deze prepolymeren reageert een overmaat polyisocyanat met de polyhydroxy samenstelling die een molekulair gewicht heeft van bijvoorbeeld 200 tot 10 000. Het reaktieprodukt of prepolymeer bezit dan tenminste 2 vrije isocyanaatgroepen per molekule.
Dergelijke prepolymeren bevatten meerdere vrije-NCO groepen welke kunnen reageren tot verharding van de samenstelling, onder andere onder invloed van de luchtvochtigheid.
De geëxpandeerde polymeerdeeltjes die volgens de uitvinding als vulstof toegevoegd zijn aan het bindmiddel zijn bij voorkeur mikrosferen met een diameter van 2 tot 300 mikrometer.
Bij voorkeur bevat de samenstelling 0, 2 tot 6 gew. % dergelijke mikrosferen. Een grotere hoeveelheid dan 6 gew. % kan bij geëxpandeerde mikrosferen met een laag soortelijk gewicht, bijvoorbeeld in de orde van 0, 06 tot een poreuze samenstelling leiden.
<Desc/Clms Page number 14>
Een zeer geschikt polymeer voor deze geëxpandeerde deeltjes is - vinylideenchloride-acrylonitrile copolymeer waarbij isobutaan als expandeermiddel gebruikt wordt.
Benevens deze geëxpandeerde polymeerdeeltjes kunnen aan het bindmiddel nog de gebruikelijke toeslagstoffen voor flexibele samenstellingen toegevoegd worden zoals weekmakers, pigmenten, andere vulstoffen, katalysatoren, produkten voor het verbeteren van de hechting, antioxidanten, harders, viskositeitsveranderende middelen en zelfs eventueel oplosmiddelen en dispergeermiddelen.
Als weekmakers kunnen stoffen gebruikt worden met een relatief laag molekulair gewicht die bekend staan in de kunststofnijverheid als weekmakers zoals phtalaten en gechloreerde koolwaterstoffen, diesters en aromatische oliën.
Ook harsen en polymeren met een relatief hoog molekulair gewicht zoals steenkoolteren, asfalten-bijvoorbeeld van het type dat gebruikt wordt b ij dakbedekkingen-polybutenen, koolwaterstofharsen en gemodificeerde koolwaterstofharsen o. a. met derivaten en monomeren van steenkool, pijnboom of petroleum kunnen als weekmaker of plastificeermiddel gebruikt worden.
<Desc/Clms Page number 15>
Deze weekmakers moeten uiteraard vrij zijn van bestanddelen die kunnen reageren met de vrije-NCO groepen van het prepolymeer of isocyanat.
Geschikte vulstoffen voor het toevoegen aan het polyurethaan zijn onder andere die welke beschreven zijn in "The Development and Use of Polyurethane Products"door E. N. Doyle, uitgegeven door McGraw-Hill in 1971.
Het is vanzelfsprekend dat indien pigmenten en andere vulstoffen toegevoegd worden, dit slechts in beperkte mate kan geschieden en in elk geval moet gezorgd worden dat deze stoffen de eigenschappen van de flexibele samenstelling niet aanzienlijk verslechteren ten opzichte van een samenstelling zonder vulstof of uitsluitend met geëxpandeerde polymeerdeeltjes als vulstof.
In zoverre vulstoffen gebruikt worden zullen deze bij voorkeur hydrofoob zijn. Een geschikte vulstof is bijvoorbeeld talk.
De samenstelling kan 0, 5 tot 2, 5 gew. % adhesiepromotors bevatten zoals bijvoorbeeld silanen. Ze zijn nuttig wanneer de samenstelling aangebracht wordt op gladde substraten zoals glas of metalen.
<Desc/Clms Page number 16>
Aangezien de samenstelling normaal in vloeibare vorm in de handel gebracht wordt en op een substraat aangebracht wordt kan ze om het aanbrengen te vergemakkelijken tixotropeermiddelen bevatten zoals fijne asbestvezels, colloldale silicate, of sommige kleisoorten zoals bentonieten.
In zoverre de samenstelling vloeibaar is doordat het polymeerbindmiddel niet volledig gepolymeriseerd is, omdat het in de samenstelling onder de vorm van tweekomponenten of een prepolymeer aanwezig is, kan het nuttig zijn hardingskatalysatoren aan de samenstelling toe te voegen.
Indien de samenstelling bestaat uit een tweekomponenten polyurethaan zullen de geëxpandeerde polymeerdeeltjes en alle andere vul-en toeslagstoffen in de polyol komponente worden toegevoegd. Aan het isocyanat kan eventueel wel verdunningsmiddel worden toegevoegd.
De uitvinding zal meer in detail gelllustreerd worden aan de hand van volgende voorbeelden.
<Desc/Clms Page number 17>
Voorbeeld 1 : Men gaat uit van een hoeveelheid bindmiddel"Prepolymeer A" bestaande uit een oplosmiddelvrij bifunctioneel vochthardend alifatisch polyurethaan prepolymeer, reaktieprodukt van een polyetherpolyol in een overmaat isophorondiisocyanaat met een gehalte van 3, 1 gewichtsprocent vrije-NCO groepen.
Aan 600 g. (85, 23 gew. %) van dit bindmiddel voegt men 4 g.
(0, 57 gew%) holle geëxpandeerde mikrosferen van
EMI17.1
vinylideenchloride-acrylonitrile in de handel @ onder het merk EXPANCEL 551 DE 20, 50 g. (7, gew%) carbon black en 50 g. (7, 10 gew. %) hoogdispers kiezelzuur, toe. Men mengt deze samenstelling in de mengketel van een dispergeertoestel van het type Cowles. Men mengt gedurende 30 minuten aan hoog toerental onder vacuüm. De hoeveelheid mikrcsferen komt overeen met een pigment volume koncentratie van 10%.
Op die manier verkrijgt men dadelijk een gebruiksklare voegmassa of bekleding die na plaatsing uithardt onder invloed van de luchtvochtigheid.
Men brengt de aldus verkregen samenstelling met een filmograaf aan op een niet hechtende ondergrond in een droge laagdikte
<Desc/Clms Page number 18>
van ongeveer 1, 5 mm. Na een verhardingstijd van tenminste twee weken verwijdert men de film van de ondergrond en meet men de Shore A hardheid volgens DIN 53505, de treksterkte en de breukverlenging volgens DIN 53 455 en de scheurweerstand volgens DIN 53507. De resultaten zijn weergegeven in de hierna volgende tabel 1.
Voorbeeld 2 :
EMI18.1
----------- Men herhaalt voorbeeld 1 maar voegt 13 g. holle geëxpandeerde mikrosferen toe, dit is dus een drie maal hogere volume koncentratie. De pigment volume koncentratie bedraagt 30%. De gewichtskoncentratie van de polymeersferen ten opzichte van de volledige samenstelling bedraagt 1, 83 gew. %. De resultaten van metingen op de verkregen samenstelling zijn eveneens in tabel 1 weergegeven.
Voorbeeld 3 :
EMI18.2
----------- Men herhaalt voorbeeld 2 maar voegt aan 600 g. (81, 08 gew. %) van het "Prepolymeer A" 40 g. (5, 4 gew. %) Expancel 551 DE 20 toe.
<Desc/Clms Page number 19>
De resultaten van de metingen zijn in de hierna volgende tabel '1 weergegeven.
Referentie :
EMI19.1
---------Om de resultaten te kunnen vergelijken vervaardigt men een CD film met een droge laagdikte van 1, 5 mm van zuiver "Prepolymeer A", en onderwerpt men deze film aan dezelfde metingen als hoger beschreven. (referentie-voorbeeld 1).
Verder herhaalt men voorbeeld 1 maar in de plaats van holle sferen voegt men konventionele vulstoffen toe.
Aan 60 gewichtsdelen (60 gew. %) van het bindmiddel "Prepolymeer A" voegt men 30 gewichtsdelen (30 gew. %) bariumsulfaat als minerale vulstof toe, 5 gewichtsdelen (5 gew. %) carbon black en 5 gewichtsdelen (5 gew. %) hoogdispers kiezelzuur (referentievoorbeeld 2). Dit komt overeen met een pigment volume koncentratie van 10% bariumsulfaat.
De meetresultaten van de samenstelling met zuiver prepolymeer (ref. 1) en met konventionele vulstoffen (ref 2) die dus niet volgens de uitvinding zijn, zijn eveneens in tabel 1 opgenomen.
<Desc/Clms Page number 20>
TABEL 1.
EMI20.1
--------
EMI20.2
<tb>
<tb> Voorbeeld <SEP> Shore <SEP> A <SEP> Treksterkte <SEP> Breukverlenging <SEP> Scheurweer- <SEP>
<tb> hardheid <SEP> in <SEP> N/mm2 <SEP> in <SEP> % <SEP> stand <SEP> in
<tb> N/mm.
<tb>
1 <SEP> 18 <SEP> 4,8 <SEP> 1010 <SEP> 11,3
<tb> 2 <SEP> 20 <SEP> 4,9 <SEP> 1030 <SEP> 15,4
<tb> 3 <SEP> 45 <SEP> 4, <SEP> 6 <SEP> 970 <SEP> 18
<tb> ref. <SEP> 1 <SEP> 14 <SEP> 4, <SEP> 9 <SEP> 1020 <SEP> 5, <SEP> 1 <SEP>
<tb> ref. <SEP> 2 <SEP> 64 <SEP> 9, <SEP> 8 <SEP> 270 <SEP> 3, <SEP> 2 <SEP>
<tb>
Uit de bovenstaande tabel blijkt dat de minerale vulstof bariumsulfaat uit referentievoorbeeld 2 de Shore A hardheid doet toenemen, de treksterkte doet stijgen (samenstelling minder vervormbaar) en de breukverlenging en scheurweerstand doet dalen (samenstelling minder sterk).
Voorbeeld 1 met dezelfde volume koncentratie vulstof als referentievoorbeeld 2 maar met holle polymeerdeeltjes in de plaats van minerale vulstof geeft weinig verschil in
<Desc/Clms Page number 21>
eigenschappen ten opzichte van het zuiver prepolymeer uit referentie voorbeeld 1 ; de scheurweerstand stijgt fors.
Voorbeeld 2 toont dat bij een driemaal hogere volume koncentratie van polymeerdeeltjes de eigenschappen nagenoeg ongewijzigd blijven.
De eigenschappen van de samenstelling volgens voorbeelden 1 en 2 en referentievoorbeelden 1 en 2 zijn weergegeven in de figuur die het klassieke spanning/rekdiagram toont en dus de spanning geeft in funktie van de relatieve lengteverandering.
Daaruit valt te zien dat de spanning/rekverhouding van het zuiver prepolymeer (ref. 1) bijna lineair is en nagenoeg niet verandert door het toevoegen van zelfs relatief hoge volume koncentraties holle polymeerdeeltjes. De goede vervormbaarheid van 1000 procent bij lage kracht van 5 N/mm blijft behouden ondanks de relatief hoge volume koncentratie van ongeveer 33 procent aan polymere vulstof.
De minerale vulstof uit referentie voorbeeld 2 doet de treksterkte sterk stijgen tegenover een daling van de verlenging ; de samenstelling wordt harder en minder vervormbaar.
<Desc/Clms Page number 22>
De gearceerde zones vormen het totale krachtoppervlak waaraan 'de samenstelling voldoet, met andere woorden zij vormen de totale energie nodig om de geharde samenstelling te beschadigen.
Hieruit blijkt dat niet de verlenging of treksterkte de uiteindelijke sterkte van de samenstelling bepaalt, maar wel de verdeling van deze krachten die, zoals op het diagram te zien is, bijvoorkeur een grote vervorming bij lage treksterkte moeten toelaten. Minerale vulstoffen werken dit tegen, bovendien bekomt men, zoals uit het kleiner gearceerde veld op het diagram blijkt, een globaal minder sterke samenstelling.
Een en ander blijkt trouwens ook uit de hogere scheurweerstand die gevonden wordt bij de voorbeelden die de geëxpandeerde polymeerdeeltjes bevatten.
Hieruit blijkt het uitermate grote belang van de uitvinding die toelaat een zacht flexibel polymeer tot hoge volume koncentraties te pigmenteren zonder verlies, ja zelfs met winst in de eigenschappen en met behoud van het zacht, rekbaar karakter.
Deze voordelen worden nog aangevuld door de lage inwendige spanning die deze vulstof veroorzaakt zoals uit volgende voorbeelden blijkt.
<Desc/Clms Page number 23>
Voorbeeld 4.
EMI23.1
----------- Aan een oplosmiddelvrij trifunktioneel vochthardend alifatisch polyurethaan prepolymeer, reaktieprodukt van een polyetherpolyol in een overmaat isophorondiisocyanaat met een gehalte van 2, 8 gew. % vrije -NCO groepen, voegt men achtereenvolgens stijgende volume percentages holle geëxpandeerde mikrosferen van vinylideenchloride-acrylonitrile copolymeer (Expancel) toe. Men mengt gedurende 30 minuten met hoog toerental onder vacuüm.
Men brengt monsters aan met de filmograaf in een droge laagdikte van 500 mikrometer aan op stroken PVC- folie (Lenatafolie) van 300 mikrometer dik, 215 mm lang en 82 mm breed. Na 24 uur drogen snijdt men de stroken op 210 mm lengte en 78 mm breedte. Het drogen van de stroken gebeurt bij 20 C en 55 procent relatieve vochtigheid, losliggend op een glazen plaat.
Men meet de inwendige spanning als volgt.
De inwendige spanning die bij het drogen ontstaat in de bekleding veroorzaakt het krommen van de monsters en hun PVC-drager. Hoe groter de spanning, hoe sterker de kromming en hoe groter de hoek die gevormd wordt met de glazen plaat. De waarde van deze hoek uitgedrukt in graden geeft de grootte aan van de inwendige spanning ontstaan in de monsters en waarbij 0
<Desc/Clms Page number 24>
graden vlak en spanningsloos is en 90 graden de vertikale stand ten opzichte van de glazen plaat.
De vergelijkende inwendige spanning uitgedrukt in graden zijn weergegeven in onderstaande tabel 2.
Tabel 2.
EMI24.1
-------
EMI24.2
<tb>
<tb> Pigment <SEP> volume <SEP> koncentratie
<tb> mikrosferen <SEP> : <SEP> 5 <SEP> : <SEP> 15 <SEP> : <SEP> 25 <SEP> : <SEP> 35 <SEP> : <SEP> 45 <SEP> : <SEP> 55 <SEP> : <SEP>
<tb> Hoek <SEP> in <SEP> graden <SEP> : <SEP> 0 <SEP> : <SEP> 0 <SEP> : <SEP> 5 <SEP> : <SEP> 7 <SEP> : <SEP> 11 <SEP> : <SEP> 8, <SEP> 8 <SEP> : <SEP>
<tb>
Ter vergelijking herhaalt men voorbeeld 4 maar in plaats van de mikrosferen voegt men talk toe.
De vergelijkende inwendige spanning in graden zijn weergegeven in onderstaande tabel 3.
<Desc/Clms Page number 25>
Tabel 3.
EMI25.1
-------
EMI25.2
<tb>
<tb> Pigment <SEP> volume <SEP> koncentratie <SEP> : <SEP> 5 <SEP> : <SEP> 15 <SEP> : <SEP> 25 <SEP> : <SEP> 35 <SEP> : <SEP> 45 <SEP> : <SEP> 55
<tb> talk
<tb> Hoek <SEP> in <SEP> graden <SEP> : <SEP> 0 <SEP> : <SEP> 10, <SEP> 5 <SEP> : <SEP> 12, <SEP> 9 <SEP> : <SEP> 22 <SEP> : <SEP> 24,. <SEP> 1 <SEP> : <SEP> 18, <SEP> 4 <SEP> : <SEP>
<tb>
De vergelijkende proeven worden uitgevoerd ten opzichte van de minerale vulstofsoort dewelke de laagste inwendige spanning veroorzaakt, namelijk "talk". Daardoor kan ondubbelzinnig besloten worden dat de organische mikrosferen, zoals gebruikt in deze uitvinding, de vulstof is die voor eenzelfde pigment volume koncentratie de laagste inwendige spanning veroorzaakt.
Aangezien de kritische pigment volume koncentratie in deze samenstelling bij 48 procent ligt moet bij een pigment volume koncentratie van 45 procent ongeveer de hoogste inwendige spanning verwacht worden. Boven de kritische pigment volume koncentratie worden de samenstellingen poreus. Dit is de reden waarom in beide gevallen de inwendige spanning daalt bij een, pigment volume koncentratie van 55 procent, hetgeen voor de mikrosferen overeenkomt met ongeveer 6 gew. % mikrosferen berekend op de uitgeharde samenstelling.
<Desc/Clms Page number 26>
Verder blijkt dat voor eenzelfde samenstelling de organische mikrosferen gebruikt in deze uitvinding vanaf een pigment volume koncentratie van 25 procent nagenoeg geen stijging meer veroorzaken van de inwendige spanning en dat deze laatste bij deze pigment volume concentratie nog merkelijk lager ligt dan de inwendige spanning veroorzaakt met talk bij een pigment volume koncentratie van amper 15 procent.
Voor een gelijke pigment volume koncentratie van 45 procent veroorzaakt het talkpoeder een spanningshoek van 24, 1 graden en de microsferen een hoek van slechts 11 graden.
De maximum hoeveelheid van de mikrosferen Expancel 551 DE 20 die kan toegevoegd worden zonder een poreus eindprodukt te verkrijgen ligt rond de 6 gew. %. Een verhouding van 94 gewichtsdelen prepolymeer en 6 gewichtsdelen Expancel 551 DE 20, dit is dus 6 gewichtsprocent Expancel 551 DE 20, geeeft een kritische pigment volume koncentratie van 99, 21 procent.
Bij deze koncentratie is de samenstelling nog steeds niet poreus. Andere polymeerdeeltjes die minder geëxpandeerd zijn kunnen een soortelijk gewicht hebben dat hoger is bijvoorbeeld 0, 09 in de plaats van 0, 062 die de Expancel 551 DE 20 heeft.
Daardoor kunnen deze zwaardere deeltjes tot 10 gewichtsprocent worden toegevoegd zonder de kritische pigment volume koncentratie te overschrijden en dus de kwaliteit van de samenstelling nadelig te beinvloeden.
<Desc/Clms Page number 27>
De uitvinding is geenszins beperkt tot de hiervoor beschreven uitvoeringsvormen ervan en binnen het raam van de oktrooiaanvrage kunnen aan de beschreven uitvoeringsvormen vele veranderingen aangebracht worden.