DE69729462T2

DE69729462T2 - Stabiles geschäumtes material für die dichtung und die abdichtung und verfahren zu dessen anwendung

Info

Publication number: DE69729462T2
Application number: DE1997629462
Authority: DE
Inventors: Patrick J. Apartment D LUCAS; J. Anthony TAYLOR
Original assignee: DAP Products Inc
Current assignee: DAP Products Inc
Priority date: 1996-09-19
Filing date: 1997-08-29
Publication date: 2005-01-13
Anticipated expiration: 2017-08-30
Also published as: WO1998012248A1; DE69729462D1; ES2222520T3; DK0928312T3; ATE268794T1; AR008433A1; CA2266350C; AU4230897A; NO321122B1; EP0928312A4; PT928312E; AU732516B2; CA2266350A1; EP0928312A1; EP0928312B1; NO991291D0; NO991291L

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf schäumbare Zusammensetzungen, die nach ihrer geschäumten Abgabe aus einer Sprühdose oder dergleichen ein stabiles geschäumtes Produkt darstellen, das als Abdichtungs-, Dichtungs- oder Isoliermasse verwendet werden kann.
Abdichtungs-, Isolier- und Dichtungszusammensetzungen werden zum Versiegeln von Fugen und anderen Hohlräumen und zum Verstärken von Rahmen, Fliesen, Paneelen, Lattenschalungen, Wandvertäfelungen und sonstigen Konstruktionsteilen verwendet. Das geschäumte Aufbringen solcher Zusammensetzungen aus Druckbehältern und dergleichen ist vor allem deshalb höchst wünschenswert, weil sie insgesamt problemlos aufzubringen sind. Im Hinblick auf eine leichte Reinigung müssen sich solche geschäumten Produkte mit einfachen Lösungen aus Wasser und Seife abwaschen lassen.
Einige der zur Verfügung stehenden geschäumten Zusammensetzungen sind nicht stabil und schrumpfen übermäßig, nachdem sie als Schaum auf die gewünschte Struktur aufgebracht wurden. Ganz offensichtlich können diese Produkte daher keine Dichtungs- oder Isolierwirkung insgesamt bereitstellen. Darüber hinaus neigen andere geschäumte Produkte dazu, nach dem Aufbringen herab zu laufen oder zu tropfen, was wieder zu einem Problem führt.
Demnach ist es eine Aufgabe, eine schäumbare Abdichtungs-, Isolier- oder Dichtungszusammensetzung bereitzustellen, die nach dem Aufbringen nicht wesentlich schrumpft. Eine weitere Aufgabe ist es, eine schäumbare Zusammensetzung bereitzustellen, die nach dem Schäumen leicht mit Wasser und Seife zu reinigen ist.
Zusammenfassung der Erfindung
Diese und andere Aufgaben werden durch die schäumbaren Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung gelöst. Zusammensetzungen gemäß der Erfindung können zum Beispiel verwendet werden, um Dichtungs- und Flickmassen aus Latexschaum, zum Auftragen auf die Wandinnen- und -außenseite geeigneten Latexschaumstuck, Decken- und Dachbeschichtungen und Latexschaumkleber bereitzustellen. Die Zusammensetzungen können in unter Druck stehenden Aerosolbehältern zum Aufbringen eines Tupfens der geschäumten Dichtungsmasse enthalten sein, oder sie können in großen unter Druck stehenden Vorratspackungen enthalten sein, zu denen ein biegsamer Schlauch oder eine anschließbare Spritzpistole gehören, so dass Bauunternehmern und dergleichen ohne weiteres größere Mengen der Zusammensetzungen geliefert werden können.
Im Gegensatz zu Dichtungsmitteln aus Polyurethanschaum können die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen einfach mit Wasser abgewaschen werden. Die gegenwärtigen Polyurethane lassen sich nicht abwaschen, sondern werden erst mit der Zeit abgerieben. Im Gegensatz zu Produkten auf Polyurethanbasis werden diese Zusammensetzungen auch stabiler sein, weil das Urethan zu einer unkontrollierbaren Expansion neigt. Außerdem sind die erfindungsgemäßen Schäume besser zu verarbeiten und bieten nach dem Aufbringen glattere Oberflächen als die Urethane.
Die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen umfassen eine wässrige Latexemulsion eines filmbildenden Polymers. Die Latexemulsion ist wasserdispergierbar und lässt sich daher mit Wasser und Seife von den Händen des Benutzers abwaschen.
Die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen umfassen ferner ein festes, lipophiles nichtionisches Tensid mit einem HLB-Wert von etwa 3 bis etwa 8, mehr bevorzugt etwa 3,5 bis etwa 6.
Diese grenzflächenaktiven Stoffe bzw. Tenside sind wasserunlöslich und sind ausgewählt aus der Gruppe der Fettsäureester (d.h. C₁₂ und mehr), Fettalkoholether und Fettsäureamide. Am meisten bevorzugt umfasst das Tensid einen oder mehrere ethoxylierte Fettalkohole.
Es kann dabei eine ganze Menge verflüssigbarer gasförmiger Treibmittel verwendet werden. Vorzugsweise sollte jedoch eine Kombination aus Dimethylether (DME) und einem flüchtigen flüssigen Kohlenwasserstoff verwendet werden, wobei der flüssige Kohlenwasserstoff in einem größeren Volumenanteil vorhanden ist als DME.
Herkömmliche Füllstoffe können der Zusammensetzung ebenfalls zugesetzt werden, um das Herablaufen zu verhindern oder für die gewünschte Pigmentierung zu sorgen.
Die Erfindung wird in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen und der ausführlichen Beschreibung weiter beschrieben.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine schematische Ansicht, aus der die Verwendung der schäumbaren Zusammensetzungen der Erfindung als Dichtungsmasse zum Füllen der zwischen angrenzenden Wandvertäfelungen eines Gebäudes bestehenden Ritzen hervorgeht;
2 ist eine schematische Ansicht, aus der die Verwendung der Zusammensetzungen zum Isolieren von Gebäudestrukturen hervorgeht;
3 ist eine schematische Ansicht, welche die Verwendung der erfindungsgemäßen Zusammensetzungen bei Wandausbesserungsverfahren deutlich macht;
4 ist eine schematische Ansicht, die ein aus den vorliegenden schäumbaren Zusammensetzungen bestehendes künstliches Gelände zeigt, das hier als Halterung für ein Blumengesteck dargestellt ist; und
5 ist eine schematische Ansicht einer Anlage für eine Modelleisenbahn, die auf einem künstlichen Gelände aufgebaut ist, das aus den schäumbaren Zusammensetzungen gemäß der Erfindung besteht.
Ausführliche Beschreibung der Erfindung
Die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen sind vor der Schaumbildung in einem Aerosolbehälter oder einem größeren Vorratsbehälter enthalten, der nach dem Füllen mit der Zusammensetzung auf einen ausreichenden Druck geladen wird, um einen Schaumtupfen oder schnurartigen Strang des Materials aus dem Gehäuse auszustoßen. Solche Behälter sind in der Technik wohlbekannt und brauchen hierin nicht erläutert zu werden. Es genügt hier zu sagen, dass solche Behälter funktionsmäßig mit einer geeigneten Ventileinrichtung verbunden sind, um den Behälter wahlweise zu öffnen, wodurch die darin befindlichen unter Druck stehenden Komponenten ausgestoßen werden können, und um den Behälter nach dem gewünschten geschäumten Aufbringen zu schließen. Ein Aerosolbehälter, der sich zur Verwendung beim Bereitstellen eines geschäumten Produkts in der Art einer Dichtungsmasse gemäß der Erfindung eignet, ist in dem US-Patent 3,705,669 (Cox) dargestellt.
Die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen umfassen ein in Form einer Emulsion vorliegendes filmbildendes Polymer. Das filmbildende Polymer kann definiert werden als mit Wasser dispergierbar, wenn es in Emulsionsform vorliegt, und das Polymer selbst ist entweder dispergierbar oder löslich in dem flüssigen Treibmittel, wie hierin weiter ausgeführt wird. Unter filmbildend verstehen wir, dass das Polymer nach dem Verdamp fen des Treibmittels in der Form eines zusammenhängenden Schaums bleiben sollte. Im Allgemeinen sind thermoplastische Polymere als Klasse als filmbildende Polymere akzeptabel. Von ethylenisch ungesättigten Verbindungen hergeleitete Polymere wie zum Beispiel Styrol und/oder Acrylsäure und ihre niederen Alkylester können zusammen mit anderen Vinylverbindungen wie zum Beispiel Vinylacetat, Vinylbutyrat etc. als beispielhaft genannt werden. Eine beispielhafte Auflistung geeigneter filmbildender Polymere findet sich in dem US-Patent 4,381,066.
Bevorzugt sind Latexemulsionen aus Acrylsäure, niederen Alkylacrylaten, Styrol, Vinylacetat und/oder ethylenhaltigen Polymeren. Eine bevorzugte Kombination ist eine Kombination eines Styrol/Acryl-Copolymers mit einem Vinylacetat/Ethylen-Copolymer. Die Glasübergangstemperaturen der polymeren Bestandteile können über einen weiten Bereich von etwa –40 bis etwa 110°C schwanken, je nach dem letztendlich für den Schaum gewünschten Härtegrad.
Die Treibmittelbestandteile können aus einer großen Vielzahl bekannter Treibmittel wie zum Beispiel den C₁-C₆-Alkanen und den C₁-C₆-Alkenen gewählt werden. In dieser Hinsicht können flüchtige flüssige Kohlenwasserstoffe wie Propan, n-Butan, Isobutan, Hexan, n-Pentan, 2-Methylbutan, 1-Penten, Buten, 2-Methyl-2-buten, Cyclobutan, Cyclopentan und Cyclohexan verwendet werden. Weniger wünschenswert können halogenierte Kohlenwasserstoffe wie Vinylchlorid, Methylchlorid, Methylbromid, Dichlordifluormethan, 1,1,1,2-Tetrafluorethan und 1,1-Difluorethan etc. verwendet werden, wenngleich einige davon aus Gründen des Umweltschutzes nicht favorisiert werden. Eine ausführliche Auflistung flüssiger Treibmittel findet sich in dem US-Patent 9,381,066 (Page).
Neben dem oben beschriebenen flüchtigen flüssigen Kohlenwasserstoff umfasst das Treibmittel vorzugsweise Dimethylether (DME). Die Menge an DME in der Treibmittelzusammensetzung ist so gesteuert, dass der flüchtige flüssige Kohlenwasserstoff in einem größeren Volumenanteil vorhanden ist als DME. Zum Beispiel sollte der flüchtige flüssige Kohlenwasserstoff in einem Volumenanteil von 1-5:1, vorzugsweise 2:1, flüchtiger flüssiger Kohlenwasserstoff zu DME vorhanden sein.
Man hat festgestellt, dass die Verwendung von DME in dem Treibmittel das rasche Trocknen der resultierenden Schäume verbessert. Das Treibmittel wird der schäumbaren Zusammensetzung in einer Menge von 2-10 Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung zugesetzt. Vorzugsweise ist das Treibmittel in einer Menge zwischen etwa 9 und 6 Gew.-% vorhanden.
Die Wahl des zu verwendenden Tensids ist ganz wichtig. Das Tensid sollte eine nichtionische feste, wachsartige lipophile Verbindung mit einem HLB-Wert von etwa 3 bis etwa 8, vorzugsweise etwa 3,5 bis etwa 6, sein. Diese Tenside sind wasserunlöslich und sind aus Fettsäureestern (d.h. C₁2 oder mehr), Fettalkoholethern und Fettsäureamiden ausgewählt.
Was die Fettalkoholether angeht, so schließen diese alkoxylierte Fettalkohole (vorzugsweise Et-O-Fettalkohole) ein.
Vorläufige Ergebnisse haben gezeigt, dass die folgenden Tensidtypen wirksam sind:

– ethoxylierte Fettalkohole
– Fettsäureamide
– Fettsäureester

Neben den obigen Komponenten können die schäumbaren Zusammensetzungen außerdem ein Dispergiermittel/Lösemittel wie zum Beispiel Isopropanol umfassen, damit das Tensid leichter dispergiert. Isopropanol ist auch hilfreich beim Trocknen des Schaums und wirkt als Wärmesenke, wenn das feste Tensid während der Herstellung der schäumbaren Formulierung geschmolzen und gemischt wird.
Weitere Komponenten einschließlich Füllstoffe wie Siliciumdioxid, Asbest, Kalk, Titandioxid, Zinkoxid, Siloxane, diverse andere Pigmente und Calciumcarbonat etc. können fakultativ zugesetzt werden. Ethylenglycol und andere Gefrier-/Taumittel können in die Formulierung mit aufgenommen werden. Flammenhemmende Verbindungen können ebenfalls als eventuell zugesetzt angemerkt werden. Dazu gehören Antimonoxide, bromierte und chlorierte Paraffine, Al(OH)₃ und aromatische Flammschutzmittel. Alle diese Verbindungen werden hierin im weitesten Sinne als "Füllstoffe" bezeichnet.
Außerdem können in die Formulierung nach Bedarf Wasser abweisende Verbindungen mit aufgenommen werden. In dieser Hinsicht sind eine Menge solcher Verbindungen im Handel erhältlich und könnten verwendet werden. Beispielhafte Wasser abweisende Verbindungen umfassen die Siloxane, Wachse und Wasser abweisende kationische Stoffe. Vorläufige Daten lassen darauf schließen, dass die Wasser abweisenden kationischen Stoffe eine verbesserte Wasser abweisende Funktion bieten, ohne dass die geschäumte Formulierung übermäßig "läuft". Derzeit werden die kationischen Amine wie zum Beispiel die quartären Ammoniumsalze bevorzugt. Ein solches Produkt ist unter dem Warenzeichen Mackernium SDC-85 bei der McIntyre Group Ltd., University Park, Illinois, erhältlich. Dieses Produkt ist ein in Flockenform erhältliches Stearalkoniumchlorid.
Wenn zur Aufnahme der Formulierung Behälter aus Eisenmetall verwendet werden, kann es wünschenswert sein, eine geringe Menge einer Rostschutzkomponente der Formulierung zuzusetzen. Diese Komponenten sind bei vielen kommerziellen Lieferanten erhältlich. Ein solches beispielhaftes Rostschutzmittel ist bei Raybo Chemical Co. unter dem Warenzeichen "Raybo 60 No Rust" erhältlich.
Antimikrobielle Mittel wie Fungizide, Algizide, Mittel gegen Schimmel etc. können der Formulierung ebenfalls zugesetzt werden. Ein solches Fungizid wird unter dem Warenzeichen "Polyphase AF1" vertrieben und ist bei Troy Chemical erhältlich. Beispielhafte Zusammensetzungen enthalten die folgenden Komponenten:
Normalerweise werden die Tenside und Wasser abweisenden Mittel geschmolzen und mit dem Dispergier-/Lösemittel gemischt. Das resultierende Gemisch wird mit der erforderlichen Polymeremulsion bzw. den Polymeremulsionen gemischt, und dann werden die gewünschten Füllstoffverbindungen, wie oben beschrieben, zugesetzt. Das Treibmittel wird dann in einer Men ge von etwa 2-10 Gew.-% zugesetzt, was den Druck in dem Behälter auf etwa 10 psig bei Raumtemperatur bringt.
Beispiele
Es wurde eine Vielzahl verschiedener Tensidtypen untersucht, um festzustellen, welche Tenside eventuell verwendet werden könnten, um eine Abdichtungs- und Dichtungszusammensetzung in Form eines stabilen Schaums bereitzustellen. Die folgenden Screening-Tests wurden verwendet.
Herstellung der Formulierungen für die Screening-Tests
Die erforderlichen Tenside wurden Isopropanol zugesetzt und mit diesem vermischt. In den Fällen, in denen die Tenside in fester Form vorlagen, wurden sie vor dem Mischen geschmolzen. Nachdem das resultierende Gemisch gerührt wurde, wurde dann das erforderliche Polymerlatex (bzw. die Polymerlatizes) zugegeben. Etwa 340 Gramm der resultierenden Emulsion wurden dann zusammen mit einem flüssigen Treibmittelgemisch, das Treibmittel in Form des flüssigen Kohlenwasserstoffs "A-70" (d.h. Propan, n-Butan und Isobutan) und Dimethylether (DME) enthielt, in einen Aerosolbehälter gefüllt. Die gesamte Treibmittelfüllung betrug etwa 4-6 Gew.-% bezogen auf das Gewicht von Emulsion und Treibmittel zusammen. "A-70" war in einem Volumenanteil von 2:1 "A-70":DME vorhanden.
Tests zur Expansion
Die Screening-Formulierungen wurden dann in Form schaumartiger Tupfen aus dem Behälter gesprüht. Die Anfangshöhe jedes Tupfens wurde gemessen, und dann wurde die Höhe nach 18-29 Stunden noch einmal gemessen. Die Expansion (bzw. Kontraktion) wurde nach folgender Formel ermittelt:
Volumenzunahmen in der Größenordnung von etwa 0,45 und größer galten als akzeptabel, um die Screening-Tests zu bestehen. Am meisten erwünscht sind Expansionen von etwa 0,6 bis 1,0 und größer, wobei Expansionswerte von etwa 1 und größer klar bevorzugt werden.
Test zur Weichheit
40 Stunden, nachdem Formtupfen der Formulierungen erzeugt worden waren, wurde mit einem Penetrationsmesser die Tiefe der Nadelpenetration in jede der Testproben gemessen. Eine Penetration von weniger als etwa 10 mm galt als akzeptabel, da sie die notwendigen Härtungseigenschaften zeigte, die für ein Dichtungs- oder Isoliermaterial wünschenswert sind.
Wasseraufnahme
Eine Schaumsperre von 1 Inch wurde oben auf eine Baumwollsperrschicht von 1,5 Inch in einem 8 oz.-Becher extrudiert. Der Schaum wurde etwa 40 Stunden trocknen gelassen. Die Becher wurden etwa 1 Minute in fließendes Leitungswasser (80 ml/min +/- 10) getaucht. Die Gewichtszunahme der Schaum/Becher-Probe wurde gemessen.
Getestete Screening-Formulierungen
Wenn nicht anders angegeben, wurden folgende Formulierungen getestet:
Beispiel 1 – Die folgenden, in Tabelle 1 aufgeführten Zusammensetzungen hatten die Screening-Tests bestanden, vor allem wegen ihrer Fähigkeit, stabile Schaumtupfen zu bilden, was insbesondere aus einer befriedigenden Leistung von etwa 0,45 und größer bei den Expansionstests hervorgeht. Wenn wir den Begriff "stabil" verwenden, ist damit gemeint, dass die Schäume beim Trocknen nicht wesentlich zusammenfallen. Die Tatsache, dass Kandidaten diesen ersten Screening-Test bestehen, bedeutet absolut nicht, dass diese Formulierungen ein wirtschaftlich rentables Produkt ergeben würden. Nach dem anfänglichen Produkt-Screening wurden weitere Tests vorgenommen, was zur Festlegung der nachfolgend angegebenen bevorzugten Ausführungsform führte.
Eine weitere Tensidkombination, nämlich Incroquat CR in einer Menge von 5,5 Gew.-%, bestand den Screening-Test. Dieses Tensid ist eine Tensidmischung aus C₁₆-OH und PEG(40)-Rizinusöl in Kombination mit Stearylalkoniumchlorid.
Abgelehnte Kandidaten
Formulierungen mit den folgenden Tensidkomponenten galten als abgelehnt. (Tabelle 2)
Diskussion
Gemäß den obigen Tabellen war ein Screening-Test der Beispiele 1-7 erfolgreich. Die bei diesen Formulierungen verwendeten Tenside waren alles wasserunlösliche, feste, kristalline, lipophile Tenside mit einem HLB-Wert von etwa 3-8, vorzugsweise 3,5-6. Chemisch gesehen fallen diese Tenside in die Klassen der Fettsäureester (C₁₂ und mehr), Fettalkoholether und Fettsäureamide. In einigen Fällen wurden einige Tenside, die zu den allgemeinen chemischen Klassen und zu den in dem vorstehenden Satz angegebenen HLB-Werten gehörten, bei der ersten Screening-Untersuchung abgelehnt. Es scheint, dass dies auf Faktoren der sterischen Hinderung zurückzuführen ist, die verhindern, dass das Tensid an der W/Ö-Grenzfläche in der schäumbaren Formulierung korrekt funktioniert. Allgemein gesagt treten diese Probleme mit der sterischen Hinderung anscheinend in Verbindung mit Tensidstrukturen auf, die voluminöse Substituenten wie zum Beispiel Ringstrukturen, Triesterfunktionalitäten, mehr als 1 Glycolgruppe zwischen Estergruppen und Glycerinester enthalten.
Eine beispielhafte Formulierung enthält eine Kombination von drei verschiedenen wasserunlöslichen festen, kristallinen Tensiden mit einem HLB-Wert zwischen etwa 2 und etwa B. Die Tenside sind:
Man nimmt an, dass die gestaffelten Schmelzpunkte der Tensidmischung die Stabilität der Schaumbläschen verbessern, indem das Tensid mit dem niedrigsten Schmelzpunkt im Allgemeinen als letztes kristallisiert, während das Tensid mit dem höchsten Schmelzpunkt als erstes kristallisiert. Das Pegosperse 50DS wurde zugegeben, um dem resultierenden Schaum Wasserbeständigkeit und Härte zu verleihen, wenngleich es bei alleiniger Verwendung als Tensid keinen stabilen Schaum ergab (siehe Tabelle 2 oben).
Auf der Grundlage der derzeit zur Verfügung stehenden Daten lautet die zum Gebrauch bevorzugte Zusammensetzung wie folgt: Formulierung 1

Brij 52 1,0%

Brij 72 0,7%

Mackernium SDC-85 0,7%

IPA 4,0%

Ethylenglycol 2,0%

Polyphase AF-1 0,2%

Raybo 60 No Rust 1,25%
Polymer

a) Styrol/Acryl-Copolymer: Feststoffe: 48, 5%, T₉ = 103°C Lucidene 370, erhältlich bei Morton International

Feststoffgehalt 21,86%
b) Polyvinylacetat/Ethylen-Copolymer: Feststoffe: 72,0%; Tg = 0°C Airflex 720 BP, erhältlich bei Air Products

Feststoffgehalt 32,45 Wasser Rest

Weitere beispielhafte (aber nicht bevorzugte) Zusammensetzungen sind: Formulierung 2

Brij 52 1,0%

Brij 72 0,7%

Pegosperse 50DS 0,7%

IPA 4,0%

Ethylenglycol 2,0%
Polymer

a) Styrol/Acryl-Copolymer: Feststoffe: 48,5, Tg = 103°C Lucidene 370, erhältlich bei Morton International

Feststoffgehalt 22,21%
b) Polyvinylacetat/Ethylen-Copolymer: Feststoffe: 72,0%; Tg = 0°C Airflex 720 BP, erhältlich bei Air Products

Feststoffgehalt 32,98% 32,98%

Wasser Rest

Formulierung 3

Hetoxol (ethoxylierter(2) Cetylalkohol) 1,8%

IPA 4,0%

Ethylenglycol 2,0%

Styrol/Acryl-Copolymer 22,36%

Polyvinylacetat/Ethylen-Copolymer 33,19%

Wasser Rest
Diesen Emulsionen wird ein Treibmittel gemäß obiger Beschreibung (vorzugsweise im Verhältnis 2:1, A-70:DME) in einer Menge von 4,95% bezogen auf das Gewicht aller vorhandenen Komponenten (einschließlich Treibmittel) zugegeben.
Wenngleich die Anmelderin sich nicht auf eine spezielle Theorie der Funktionsweise festlegen will, wird angenommen, dass das feste lipophile Tensid die Treibmittelkomponente in Form des flüchtigen flüssigen Kohlenwasserstoffs überzieht, wenn die Formulierung aus dem Druckbehälter ausgestoßen wird. Nach Abgabe des Schaums wechselt das Tensid von der flüssigen Phase in die feste Phase, wo es sich entlang der Grenzfläche zwischen Wasser und organischem Stoff befindet. An dieser Stelle wirkt das Tensid als Schaumbildner und stützt die von dem flüchtigen flüssigen Kohlenwasserstoff und der umgebenden Polymeremulsion gebildeten Bläschen. Wenn Treibmittel und Wasser aus der Emulsion verdampft sind, werden die Polymer bläschen durch das wachsartige Tensid und die polymeren Feststoffe stabilisiert.
Die schäumbaren Zusammensetzungen gemäß der Erfindung können zum Füllen von Fugen, Rissen, Ritzen, Spalten oder sonstigen Hohlräumen in oder zwischen Gebäude- oder Baueinheiten verwendet werden. In 1 zum Beispiel wird die geschäumte Zusammensetzung 100 auf Dichtungsrisse 20 aufgebracht, die zwischen benachbarten Wandvertäfelungselementen 22 der Gebäudestruktur bestehen. Die schäumbare Zusammensetzung 100 wird dem Riss aus einer unter Druck stehenden Sprühdose 102 zugeführt.
Analog dazu können die schäumbaren Zusammensetzungen verwendet werden, um in der Bauindustrie eine Isolierung bereitzustellen. Gemäß 2 wird die Zusammensetzung in schäumbarer Form zwischen Wandsäulenelementen 222, 224 aufgebracht. Hier wird die schäumbare Zusammensetzung durch eine breite Düseneinrichtung 226 aus einem größeren Druckbehälter 230 zugeführt, den sich der Arbeiter praktischerweise auf den Rücken schnallen kann. Auf diese Weise können Schäume gemäß der Erfindung aufgebracht werden, um wärmeisolierende, schalldämpfende oder feuchtigkeitsabweisende Eigenschaften bereitzustellen.
Die Zusammensetzungen gemäß der Erfindung können mit entsprechenden Werkzeugen oder dergleichen auf das erforderliche Substrat aufgebracht werden. Gemäß 3 wird die schäumbare Zusammensetzung 100 der Erfindung als Ausbesserungsmaterial zum Füllen von Hohlräumen oder Löchern in der Wandfläche 320 verwendet. Der Benutzer bringt einfach eine Masse oder ein Häufchen der Zusammensetzung 100 in den gewünschten Hohlraum ein und verteilt die Zusammensetzung mit einer Kelle 322. Nachdem sich die schäumbare Zusammensetzung aufgerichtet hat, erhält man eine glatte Oberfläche.
Gemäß 4 kann die schäumbare Zusammensetzung auch verwendet werden, um ein künstliches Gelände 404 für eine Vielzahl von Verwendungszwecken im Bastel- und Hobby-Bereich bereitzustellen. Hier wird die schäumbare Zusammensetzung zugeführt und zu dem erforderlichen künstlichen Gelände 404 geformt, das als Verankerung oder Mittel zum Festhalten mehrerer Blumen 402 dient. Wenngleich das künstliche Gelände 404 hier in Verbindung mit und als Halterung für Blumen 402 gezeigt ist, können die schäumbaren Zusammensetzungen verwendet werden, um ähnliche Gelände oder Untergrundmaterialien für viele andere Bastel- oder Hobby-Artikel zu liefern.
In 5 wird der aus den schäumbaren Zusammensetzungen der Erfindung gebildete Landschaftshintergrund 502 dazu verwendet, eine geplante künstliche Topographie für eine Modelleisenbahn bereitzustellen.
Die erfindungsgemäßen Latexpolymerschaumzusammensetzungen finden sich vorwiegend im Bastelbereich, weil der wasserhaltige Schaum praktisch und sicher anzuwenden ist. Der Spielzeugmarkt ist aus denselben Gründen für diese Schaumstofftechnologie attraktiv. Diese Latexpolymerschaumtechnologie wird bei der Herstellung von Geräten im Bereich der Kraftfahrzeugindustrie als isolierendes Dichtungsmittel oder Klebstoff verwendet. Weitere industrielle Anwendungen sind vielleicht die Verwendung offenzelliger Schaumstoffe zur Abwasserbehandlung, für Filtervorrichtungen, Anionen/Kationen-Austauschharze und für mikrobiologische Wachstumsmedien. Medizinische Anwendungen könnten die Erforschung offenzelliger Schaumstoffe für die Gewebetransplantation oder für biomedizinische Implantate und für die Stabilisierung biologischer Makromoleküle wie zum Beispiel Proteine, Cellulosederivate und Polysaccharide zu Schaumstoffprodukten umfassen.
Die Schäume gemäß der Erfindung können als Umhüllungs- oder Beschichtungsmittel zum Aufbringen über toxische und/oder sonstige gefährliche Materialien verwendet werden. Zum Beispiel können asbesthaltige Baueinheiten wie Wände, Dächer und Fußböden einfach mit den Schaumzusammensetzungen beschichtet werden. Nach dem Trocknen zeigen die so bedeckten Baueinheiten in der Regel einen verminderten Ausstoß von Luftschadstoffen. Möglicherweise könnten die Schäume sogar zur Umhüllung von radioaktiven Materialien verwendet werden.
Wie bereits erwähnt können die erfindungsgemäßen Latexschaumzusammensetzungen als Isolier- und Dichtungsschaum, Deckentextur, nichtschrumpfendes Dichtungsmittel, texturierte Ausbesserungsmasse, Stuckausbesserungsprodukt, Weißleim, Baukleber, Spackle-Paste (Ausbesserungspaste) und Handreiniger verwendet werden.
Es gibt eine Fülle weiterer Verwendungsmöglichkeiten für diese Zusammensetzungen. Nachfolgend sind einige Möglichkeiten genannt:

1) Füllen von Rissen
2) Komponente in Wandvertäfelungsbändern und Mörtelersatzprodukten
3) Komponente in Rissdichtungsmitteln für Fahrbahnen
4) Komponente in schäumbaren Insektenschutzmitteln
5) Komponente in rauch- bzw. feuerdämmenden Produkten
6) Rohrisolier- und -dichtungsmittel
7) Dichtungsmittel für Maler
8) Komponente in schäumbarem Dichtungsmaterial
9) Komponente in Schalldämpfern
10) Komponente in Klebemörtel
11) Komponente in Justierhilfen zum vorübergehenden Ankleben
12) Komponente in schäumbaren Egalisiermitteln/Fugenfüllern/Klebstoffen
13) Komponente als Ersatz für Weißleim
14) Komponente in einem System zur Abgabe großer Mengen von Dichtungsmitteln
15) Komponente in feuchtigkeitsabweisenden Mitteln

Viele dieser Zusammensetzungen sind empfehlenswert für Verfahren zum Aufbringen großer Mengen, die für den Fertighausmarkt geeignet sind. Andere, wie die Ausbesserungs- und Reparaturprodukte, eignen sich besser für die praktische Sprühdose, wo keine Sprühpistole erforderlich ist.
Im Gegensatz zu den Polyurethanschäumen der Konkurrenz enthalten die vorliegenden schäumbaren Zusammensetzungen keine Isocyanate, die Haut und Atemwege reizen. (Sobald die Atemwege sensibilisiert sind, kann ein Kontakt mit Isocyanaten zu Atmungsstörungen führen.) Die vorliegenden Zusammensetzungen werden sich nicht dauerhaft an die Haut binden und können durch Reinigen mit Wasser leicht entfernt werden. Polyurethan erfordert zum Entfernen ein gefährliches brennbares Lösemittel. Die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen sind beim Aufbringen leicht zu kontrollieren. Sie lassen sich bearbeiten und formen und können wieder verwendet werden, so dass es nicht zu dem Abfall und der Unordnung wie bei Polyurethanschaum kommt. Darüber hinaus können die Schaumzusammensetzungen mit allen Farben angestrichen werden. Ölfarben (einschließlich praktische alle Sprühfarben) werden den Polyurethanschaum auflösen. Die vorliegenden Schaumzusammensetzungen müssen bei Anwendungen im Freien nicht angestrichen werden, weil sie W-beständig sind. Sie bleiben weiß und werden nicht ausbleichen oder sich zersetzen wie Polyurethanschaum. Die Zusammensetzungen zeigen keine hydraulische Wirkung, die zu einer Verwerfung oder einem Konstruktionsfehler führt.

Claims

Schäumbare Zusammensetzung, die Folgendes umfasst: (a) eine wässrige Emulsion mit einem filmbildenden Polymer; (b) ein flüssiges Treibmittel; und (c) einen festen, lipophilen nichtionischen grenzflächenaktiven Stoff mit einem HLB-Wert von 3-8, wobei die Zusammensetzung 18-24 Stunden nach ihrer Abgabe eine Volumenausdehnung von 0,45 oder mehr zeigt.
Zusammensetzung nach Anspruch 1, bei der das filmbildende Polymer eine Emulsion umfasst, die ein Polyvinylacetat/Ethylen-Copolymer und ein Styrol/Acryl-Copolymer enthält.
Zusammensetzung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, bei der das Treibmittel eine Flüssiggaskomponente umfasst, die ein niederes Alkan (C₁-C₆) oder ein niederes Alken (C₁-C₆) enthält.
Zusammensetzung nach Anspruch 3, bei der das niedere Alkan (C₁-C₆) vorhanden ist und Propan, Isobutan und n-Butan umfasst.
Zusammensetzung nach Anspruch 3 oder Anspruch 4, bei der das Treibmittel ferner DME umfasst, und bei der das niedere Alkan (C₁-C₆) vorhanden ist und das DME in einem Volumenverhältnis von DME zu niederem Alkan (C₁-C₆) von 1:1 bis 1:5 vorhanden ist.
Zusammensetzung nach Anspruch 5, bei der das DME in einem Volumenverhältnis von DME zu niederem Alkan (C₁-C₆) von etwa 1:2 vorhanden ist.
Zusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der es sich um eine Dichtungs- oder Isolierzusammensetzung handelt.
Schäumbare Dichtungs- oder Isolierzusammensetzung zur Aufbewahrung unter Druck in einem Spender, der dazu geeignet ist, einen geschäumten Tupfen oder Strang der Dichtungs- oder Isolierzusammensetzung abzugeben, wobei die Zusammensetzung Folgendes umfasst: (a) eine wässrige Emulsion mit einem filmbildenden Polymer; (b) ein flüssiges Treibmittel; und (c) einen festen, wasserunlöslichen lipophilen grenzflächenaktiven Stoff mit einem HLB-Wert von 3-8; wobei der wasserunlösliche lipophile grenzflächenaktive Stoff in einer Menge von 1-10 Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht von (a) und (c) vorhanden ist und die Zusammensetzung nach der geschäumten Abgabe aus dem Spender 18-24 Stunden nach der Abgabe eine Volumenausdehnung von 0,6% oder mehr zeigt.
Zusammensetzung nach Anspruch 8, bei der die Zusammensetzung nach der Abgabe eine Ausdehnung von 1,0 oder mehr zeigt.
Zusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das filmbildende Polymer Styrol/Acryl-Copolymer und Polyvinylacetat/Ethylen-Copolymer in einem Gewichtsverhältnis von 0,5:1 bis 0,6:1 Styrol/Acryl-Copolymer:Polyvinylacetat/Ethylen-Copolymer umfasst.
Zusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das Treibmittel in einer Menge von 2-10 Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht von (a), (b) und (c) vorhanden ist.
Zusammensetzung nach Anspruch 11, bei der das Treibmittel in einer Menge von 4-6 Gew.-% vorhanden ist.
Zusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der grenzflächenaktive Stoff eine aus Fettalkoholethern, Fettsäureestern und Fettsäureamiden ausgewählte Komponente umfasst.
Zusammensetzung nach Anspruch 13, bei der der grenzflächenaktive Stoff einen HLB-Wert von 3,5 bis 6 hat.
Zusammensetzung nach Anspruch 14, bei der der Fettalkoholether einen alkoxylierten Fettalkohol umfasst.
Zusammensetzung nach Anspruch 15, bei der der alkoxylierte Fettalkohol ethoxylierten (2) Cetylalkohol oder ethoxylierten (2) Stearylether umfasst.
Zusammensetzung nach Anspruch 14, bei der das Fettsäureamid ein Amid von Stearinsäure umfasst.
Zusammensetzung nach Anspruch 14, bei der der Fettsäureester einen Ethylenglycolester von Stearinsäure umfasst.
Zusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die ferner Isopropanol (d) in einer Menge von 1-10 Gew.-% bezogen auf das Gewicht von (a), (c) und (d) zusammen umfasst.
Zusammensetzung nach Anspruch 19, bei der die wässrige Emulsion mit dem filmbildenden Polymer in einer Menge von etwa 50-98% bezogen auf das Gesamtgewicht von (a), (b), (c) und (d) vorhanden ist.
Schäumbare Zusammensetzung, die Folgendes umfasst: (a) eine wässrige Emulsion mit einem filmbildenden Polymer; (b) ein flüssiges Treibmittel; und (c) einen grenzflächenaktiven Stoff, der ausgewählt ist aus (i) ethoxylierten Fettalkoholethern, (ii) Fettsäureestern und Mischungen derselben, wobei (i) und (ii) feste, wasserunlösliche lipophile grenzflächenaktive Stoffe mit einem HLB-Wert zwischen 3 und 8 sind; wobei der grenzflächenaktive Stoff (c) in einer Menge von 1-10 Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht von (a) und (c) vorhanden ist.
Zusammensetzung nach Anspruch 21, bei der der grenzflächenaktive Stoff eine Mischung von (i) und (ii) umfasst, wobei (i) ein ethoxylierter Fettalkohol ist und (ii) ein Ethylenglycolester der Fettsäure ist.
Zusammensetzung nach Anspruch 22, bei der der ethoxylierte Fettalkohol eine Mischung von ethoxyliertem Cetylalkohol und ethoxyliertem Stearylalkohol umfasst und bei der der Ethylenglycolester der Fettsäure Ethylenglycoldistearat umfasst; wobei der grenzflächenaktive Stoff in der Zusammensetzung in einer Menge von 1-10 Gew.-% bezogen auf das Gewicht der Emulsion und des grenzflächenaktiven Stoffs vorhanden ist.
Zusammensetzung nach Anspruch 23, bei der der ethoxylierte Cetylalkohol in einer Menge von etwa 1,0% vorhanden ist, der ethoxylierte Stearylalkohol in einer Menge von etwa 0,7% vorhanden ist und das Ethylenglycoldistearat in einer Menge von etwa 0,7% vorhanden ist.
Unter Druck stehender Aerosolbehälter mit einem zugehörigen Ventil zur Abgabe seines Inhalts in Form eines stabilen Schaums, wobei der Behälter eine schäumbare Zusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche enthält.
Spender, in dem unter Druck eine schäumbare Dichtungs- oder Isolierzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 24 aufbewahrt ist, wobei der Spender dazu geeignet ist, einen geschäumten Tupfen oder Strang der Zusammensetzung abzugeben.
Verfahren zum Füllen von Fugen, Rissen oder Hohlräumen, die zwischen benachbarten Baueinheiten bestehen, wobei in die Fuge, den Riss oder den Hohlraum eine ausreichende Füllmenge einer schäumbaren Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 24 gegeben wird.
Verfahren zum Bilden eines künstlichen Geländes, das sich als strukturelle Stütze oder als Hintergrund für einen Bastel- oder Handwerksgegenstand eignet, wobei eine Masse der schäumbaren Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 24 bereitgestellt wird.
Verfahren zum Bereitstellen einer Isolierschicht zwischen Baueinheiten, wobei eine Schicht einer schäumbaren Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 24 angrenzend an eine der Baueinheiten aufgebracht wird.