Aktuelle Artikel aus der Polyurethan Industrie

Polyurea Welt

FAPU 64, 01-02 2011

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Fachartikel

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Basisinformationen 

Was ist Polyurea?

Polyurea entsteht durch die chemische Reaktion (Polyaddition) eines Di-Isocyanats (NCO-R-NCO) mit einem Polyamin (NH₂-R-NH₂) ohne Hilfe eines Katalysators oder eines zusätzlichen Vernetzers. Üblicherweise erfolgt die Umsetzung im Sprühverfahren mit einem Mischverhältnis von 1:1.

Achtung!!! 

Auch Polyurethane und sogenannte Hybride (Mischpolymer mit Urea- und Urethangruppen) sind 1:1 Sprühsysteme, enthalten aber eine 3. Komponente (Katalysator, der meistens in die Polyol/Polyaminkomponente eingemischt wurde) um die Reaktionszeit zu verkürzen und die nötige Vernetzung zu erreichen.
Es ist in Europa erlaubt Systeme unter der Bezeichnung Polyurea am Markt anzubieten, wenn diese mindestens 70% reines Polyurea enthalten.
100%iges Polyurea kann/wird durch ein offizielles Label der PDA Europe gekennzeichnet oder als 100% solid Polyurea im Datenblatt gekennzeichnet. Achtung vor dem Begriff „based-on“ 100% Polyurea – dies kann im Zweifel auch bedeuten dass nur 10% eines „reinen“ Polyureas enthalten ist. 

Welche Polyureasysteme gibt es? 

„Aromatische” Systeme

Hierbei handelt es sich um Polyurea auf Basis aromatischer Diisocyanate (z.B. MDI, TDI,..). Diese verfügen über ein ausgezeichnetes Eigenschaftsniveau sind aber nicht lichtstabil, d.h. unter Sonneneinwirkung verfärbt sich die Oberfläche, jedoch ohne die physikalischen Eigenschaften zu verschlechtern.

„Aliphatische“ Systeme

Hierbei handelt es sich um Polyurea auf Basis aliphatischer Diisocyanate (z.B. IPDI, HDI,…). Diese sind farbstabil, d.h. unter Lichteinwirkung tritt keine Farbänderung auf. Jedoch sind aliphatische Systeme deutlich schwieriger in der Verarbeitung und höher im Preis.

All diese Systeme sind normalerweise in den üblichen Standardfarben (grau, sandbeige und schwarz) erhältlich. 

Was sind die Vorteile von Polyurea? 

• keine VOCs und je nach Formulierung geruchsfrei

• Verarbeitungstemperatur: -30°C bis +60°C, auch bei hoher Luftfeuchtigkeit

• schnelle Reaktion, d.h. bereits nach 1 Stunde kann die besprühte Fläche weiter bearbeitet werden

• ausgezeichnet Temperaturbeständig bis 130°C, kurzzeitig bis 220°C

• deutlich bessere UV-Beständigkeit im Vergleich zu Polyurethan

• wasserabweisend (dicht) und hydrolysestabil

• flexibel (Rissüberbrückend)

• nahtlos und elastisch

• unbegrenzter Schichtdickenauftrag in einem Arbeitsgang

• ausgezeichnete Haftung zu einem sorgfältig präparierten Untergrund – aber auch zu einem leicht-feuchten Untergrund können noch passable Haftungen erreicht werden. Achtung: gilt nicht bei kontaminiertem Untergrund- hier entsteht keine Haftung

• sehr gute Chemikalienbeständigkeit

• „umweltfreundliche Technologie“

• einfache maschinelle Verarbeitung durch geringe Viskositäten 

Polyurea ist ... 

• ein schnell-reagierendes Beschichtungssystem (Sprühverfahren)

• naht- und fugenlos auftragbar

• ohne Schichtstärkenbeschränkung applizierbar

• flexibel

• langlebig

• „umweltfreundliche Technologie“ (keine Lösungsmittel, 100%ige Reaktion) 

Polyurea ist nicht ... 

• ein Beschichtungssysteme für „alles”

• eine einfache Technologie

• eine eigenständige Anwendung

• preisgünstig 

Wie wird Polyurea verarbeitet? 

1) Maschinenverarbeitung

• Sprühverarbeitung

• Gießverarbeitung

2) Handapplikation

Überblick über die Häufigkeiten der verschiedenen Verarbeitungsmethoden

Wie funktioniert die Sprühverarbeitung von Polyurea?

• Hochdruckverfahren (140 – 220 bar)

• hohe Verarbeitungstemperatur (68 – 90°C)

• entweder ein hochreaktives System (5-8 Sekunden) oder ein etwas langsameres Sprühsystem (10-20 Sekunden) – dieses ist jedoch nicht für ein Overspray geeignet

• erfordert Maschinentechnologie

• das Personal muss geschult und hochqualifiziert sein

• logistische Planung ist nötig

Typische Installation für die Sprühverarbeitung 

Die beiden Komponenten (ISO und Polyamin) werden über Pumpen von den Materialbehältern zur Verarbeitungsmaschine transportiert. In der Maschine werden die Materialkomponenten auf die erforderlichen

Verarbeitungsparameter (Verarbeitungsdruck, Verarbeitungstemperatur) gebracht und für das korrekte Mischungsverhältnis (1:1) gesorgt.

Die Materialkomponenten werden über beheizte Materialschläuche (Mindestlänge 18m, bis zu 100m Schlauchlänge möglich) zur Sprühpistole gefördert.

Erst während dem Sprühvorgang werden die beiden Komponenten in der Mischkammer unter Hochdruck gemischt und somit die Reaktion gestartet. 

Wie verarbeitet man ein Polyureasystem im Gießverfahren?

• niederdruckverfahren (10 - 35 bar)

• niedrige Verarbeitungstemperaturen (15 - 30°C)

• mittelschnelle Reaktionszeiten (15 Sekunden – 1 Minute)

• erfordert eingeschränkte Maschinentechnologie

• man benötigt mittel-qualifiziertes Personal

• logistische Planung ist nötig
   

Polyureaverarbeitung im Gießverfahren 

Die beiden Komponenten (ISO und Polyamin) werden über eine Gießpistole (Mischkopf) ausgegossen. Der Mischkopf ist mit einem „Statik-Mischer“ bestückt, um eine korrekte Vermischung der beiden Komponenten zu gewährleisten. Es gibt handliche Kartuschen-Systeme (luftbetrieben, für Kleinverarbeitungen) sowie portable, mobile Maschinen für den Einsatz mit größerem Verarbeitungsvolumen.

Wie verarbeitet man Polyurea mit der Hand?

• händische Verarbeitung erfolgt unter Raumtemperatur
• lange Reaktionszeiten (Topfzeiten - 2 – 15 Minuten)
• keine Maschinentechnologie erforderlich
• das Personal muss geschult und hochqualifiziert sein
• logistische Planung ist nötig

Die beiden Komponenten werden händisch gemischt, verrührt und mittels „Ziehen“ per Hand verarbeitet.
Für händisch verarbeitbare Systeme benötigt man zwar keine Maschinentechnologie, jedoch ein trainiertes und qualifiziertes Personal mit Erfahrung.
Handapplikationen finden vorwiegend im Bereich Bodenbeschichtungen Anwendung, wobei hier das Einsatzspektrum von funktionellen Böden bis zu Dekorböden, antistatischen Böden (z.B. Krankenhausbereich) und Industrieböden (staplerfest) reicht.

 
Polyurea – Zusammenfassung der Verarbeitungsmethoden

Wo kann Polyurea eingesetzt werden?

 
Welche Eigenschaften erreicht man mit Polyurea?

• hochreaktiv
• hohe Zugfestigkeit
• hohe Bruchdehnung
• hohe Einreißfestigkeit
• hohe Abriebfestigkeit
• höchste Alterungsbeständigkeit
• tieftemperaturflexibel
• gussasphaltbeständig
• wurzelfest
• hydrolysebeständig
• diffusionsfähig
• mikrobenbeständig

Härte (ISO 868-2003, 20°C): 80 Shore A - 50 Shore D

Zugfestigkeit (ISO 37-2005): 10 - 30 MPa

Dehnung (ISO 37-2005): 200 - 600 %

Rückprallelastizität (ISO 4662-2009): > 30%

Weiterreißwiderstand (ISO 34-1 Meth. A): > 40 N/mm

Volumenabrieb (DIN ISO 4649): < 100 mm³

Diese Angaben sind Richtwerte

Warum entscheidet man sich für Polyurea?

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