JP2006188688A - 相互貫入網目構造ポリマーを製造するための多成分現場発泡システムおよび該システムの使用。 - Google Patents

相互貫入網目構造ポリマーを製造するための多成分現場発泡システムおよび該システムの使用。 Download PDF

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Abstract

【課題】発泡ポリウレタンと少なくともひとつの別のポリマーからなり、建物の壁および／または天井における開口部および／または貫通部を密閉するための前記の多成分現場発泡システムの使用、並びに該多成分現場発泡システムを用いて建物の壁および／または天井における開口部および／または貫通部を密閉するための方法を提供する。
【解決手段】ポリウレタンを生成するためのポリイソシアネート成分(A)とポリオール成分(B)、および前記とは別のポリマーを生成するための成分(C)と(D)を有しており、これらの成分(C)と(D)は反応防止的に分離された形式すなわちマイクロカプセル封入形式で存在している相互貫入網目構造ポリマー(IPN)を製造するための多成分現場発泡システム。
【選択図】なし

Description

本発明は、現場での建築目的用の発泡ポリウレタンと少なくともひとつの別のポリマーからなり、ポリウレタンを生成するためのポリイソシアネート成分(A)とポリオール成分(B)、および前記の別のポリマーを生成するための別の成分(C)と(D)を有しており、これらの成分(A)−(D)は反応防止的に分離された形式で存在している相互貫入網目構造ポリマー(IPN)を製造するための多成分現場発泡システム、建物の壁および／または天井における開口部および／または貫通部を密閉するための前記の多成分現場発泡システムの使用、並びに該多成分現場発泡システムを用いて建物の壁および／または天井における開口部および／または貫通部を密閉するための方法に関する。
相互貫入網目構造ポリマーおよびその製造は公知である（Roempp化学レキシコン、第10版、1997年、1945ページ）。そのような相互貫入網目構造ポリマーの製造は種々の方法で、例えば２つまたはそれ以上の異なるモノマーを架橋剤の存在下で同時に重合することにより行うことができるが、その際に例えば第１のモノマーは第１の架橋剤によりポリマー網目を形成し、第２のモノマーは該網目内に共有結合的には全く、あるいはほとんど組み込まれないことにより、使用されたモノマーのそれぞれに対する重合反応は特異的でなければならない。次に、第２モノマーは第２架橋剤の支援により第１ポリマー網目に貫入する第２ポリマー網目を生成するが、第１モノマーは該網目内に共有結合的には全く、あるいはほとんど組み込まれていない。異なるモノマーおよび異なる重合形式の数に応じて、複数のポリマー網目が相互に交差することができる。
そのような相互貫入網目構造ポリマーの基本的特性は、生成されたポリマー網目が互いに貫入し合っており、その際に異なる網目間の化学的結合は皆無ないしは極めて僅少である、という点に存する。相互の貫入とそれらの架橋のゆえに、相互貫入ポリマーシステムはもはや分解されないのであり、それにより該システムの特に高度な機械的安定性が得られる。
DE 10150737 A1から公知なのは現場での建築目的のためのポリウレタン発泡材を製造するための多成分現場発泡システムであり、分離された各容器に収納されているポリイソシアネート成分(A)とポリオール成分(B)を含んでおり、さらにポリイソシアネート網目を生成するためのポリイソシアネート成分(A)とポリオール成分(B)のほかに、空間的に分離された形式、つまり多室カートリッジの分離された各室内に別の成分(C)と(D)を含んでおり、相互貫入ポリマーを生成するためのこれらの成分の少なくとも３つは分離された容器、例えば三成分押出し装置の容器に収納されている。これらの成分を混合すれば、発泡ポリウレタンと少なくともひとつの別のポリマーからなる相互貫入網目構造ポリマーが生成される。規定に基づく使用では、多成分現場発泡システムは各成分を内部で混合する混合ヘッドを備えた放出装置により密閉すべき開口部および／または貫通部に装入され、そこで材料が発泡して硬化する。
しかし、この従来の多成分現場発泡システムはポリイソシアネート成分(A)、ポリオール成分(B)、および前記相互貫入網目構造ポリマーの第２ポリマーを生成するための少なくともひとつの別の成分を収納するために、必然的に少なくとも３つの容器を必要とする。望ましくない反応を回避するために必要な４つの成分のうちの少なくとも３つを個別容器に保管せねばならず、また現場での規定に基づく使用の際の成分の完全混合は高価な装置を必要とするため、本発明は現場での建築目的のための発泡ポリウレタンおよび少なくともひとつの別のポリマーから相互貫入網目構造ポリマーを製造するための多成分現場発泡システムの反応的に必要な成分を別の方法で互いに遮断し、それにより保管中の反応性成分の反応を防止すると共に、相互貫入網目構造用の原料が通常の押出し装置を用いてひとつまたは最大２つの容器から押し出すことができ、その際に現場で生成される現場発泡剤の使用を規定する物理的または化学的特性が侵害されないことを目的とする。
驚くべきことにこの目的は、ポリイソシアネート成分(A)、ポリオール成分(B)、および別ポリマーを生成するための別の成分(C)および(D)がひとつまたは２つの混合物の形式で存在し、該混合物において互いに反応し得る成分は反応防止的に分離してマイクロカプセル封入形式で収納されており、相互貫入網目構造ポリマーを生成するこれらの成分の重合は該カプセルの破壊ないし開放によるこれらの成分の接触後にはじめて行われる、ことにより達成されることが判明した。
したがって、本発明の対象は請求項１に記載の多成分現場発泡システムである。従属請求項は、この発明対象の好ましい実施形態および建物の壁および／または天井における割れ目、開口部および／または貫通部を密閉するための前記の多成分現場発泡システムの使用、並びに該多成分現場発泡システムを用いて建物の壁および／または天井における割れ目、開口部および／または貫通部を密閉するための方法に関する。
冒頭に述べた形式の本発明に基づく多成分現場発泡システムは、成分(A)、(B)、(C)および(D)がひとつまたは２つの混合物の形式で存在し、該混合物において成分(A)、(B)、(C)および／または(D)は反応防止的に分離してマイクロカプセル封入形式で収納されており、相互貫入網目構造ポリマーを生成するこれらの成分の重合は該マイクロカプセルの破壊ないし開放によるこれらの成分の接触後にはじめて行われる、ことを特徴とする。
本発明に基づく多成分現場発泡システムにおいて、互いに反応し得る成分(A)、(B)、(C)および(D)は、保管中にはこれらの成分の反応が行われず、該反応はマイクロカプセルの破壊ないし開放の際に全成分が互いに接触した後にはじめて行われるように、互いに反応することができる。
それゆえ本発明に基づいて、互いに反応し得る成分(A)−(D)のうちの２つがひとつまたは同一の混合物に含まれる場合には、これらの成分の相互の反応を防止するためにこれらの成分の少なくとも一方がマイクロカプセル封入形式で存在せねばならないこと、すなわち、これらの成分が反応防止的に分離して存在することが必要である。
本発明のひとつの実施形態に基づいて、成分(A)、(B)、(C)および(D)は単独混合物の形式で存在し、該混合物においてポリウレタン網目の生成のための成分(A)および(B)の少なくとも一方が、また第２の相互貫入ポリマーの生成のための成分(C)および(D)の少なくとも一方がマイクロカプセル封入形式で存在する。本発明のこの実施形態により、通常の単室押出し装置内の加圧カートリッジまたは加圧容器などの単独容器中の多成分現場発泡システムの極めて簡便な保管および使用が可能となる。
第２の実施形態に基づいて本発明は多成分現場発泡システムに関するが、該システムにおいて成分(A)、(B)、(C)および(D)は分離された容器に収納された2つの混合物の形式で存在し、その際に一方の混合物は成分(A)を、また他方の混合物は成分(B)を含んでおり、成分(C)および(D)は前記混合物中に共に、あるいは分離して収納されており、さらにそれぞれの混合物の成分と反応する成分はマイクロカプセル封入形式で存在している。この実施形態では、諸成分は2つの混合物の形式で、例えば通常の2室押出し装置の2つの別個の容器内に存在するため、反応性成分の少なくとも3つをマイクロカプセル封入形式で保管しなくて良い。この実施形態では、例えばポリイソシアネート成分(A)が第１の容器内の第１の混合物中に存在し、ポリウレタンを生成するためのポリオール成分(B)が第2の容器内の第2の混合物中に存在し、さらに別の成分(C)および(D)が前記の両混合物の一方に共に存在すればよいのであり、両混合物中で反応し得る成分(C)および(D)のそれぞれはマイクロカプセル封入形式で存在する。
別の好ましい実施形態に基づいて、別のポリマーを生成するための成分(C)および(D)の少なくとも一方はマイクロカプセル封入形式で反応防止的に分離されてポリイソシアネート成分(A)および／またはポリオール成分(B)中に存在するが、この実施形態に基づいて、両成分(C)および(D)が分離されてポリイソシアネート成分(A)および／またはポリオール成分(B)中に含まれることもできる。
本発明に基づく多成分現場発泡システムにおいて、マイクロカプセル封入形式で存在する成分(A)-(D)は、保管中にそれらを囲む各混合物の成分に対して耐久性を有すると共に、諸成分の混合中および、またはその後に別のポリマーを生成する反応中に初めてその内容物を放出するマイクロカプセル内に存在することが必要である。
本発明の好ましい実施形態に基づいて、マイクロカプセル封入形式で反応防止的に分離されて存在する成分(A)-(D)は、多成分現場発泡システムの規定に基づく使用の際に、機械的負荷の作用下で、および／または温度上昇により破壊されてその内容物を放出するマイクロカプセル内に収納されている。その際にマイクロカプセルは、静電ミキサーを備えた通常の混合ノズルによる多成分現場発泡システム成分の押出しの際に生じる負荷の作用下でそれらが破壊され、それによりマイクロカプセル内に存在する反応性成分が混合物内で放出され、混合物中に同様に存在するマイクロカプセルから放出された別の成分と反応して適切なポリマーを生成するように、構成することができる。
好ましい実施形態に基づいて、マイクロカプセルはポリウレタン生成反応の反応熱の作用下でそれらの内容物を放出するように構成されている。この実施形態に基づいて、マイクロカプセルはポリウレタン生成反応の反応温度において軟化し、融解し、破壊または分解される壁材から構成されている。マイクロカプセルは、例えばマイクロカプセル封入された内容物の膨張挙動により生じる内圧の作用下で破裂することができる。特に有利な方法では、マイクロカプセルは30-160°Ｃ、好ましくは70-90°Ｃの軟化、融解または分解温度を有する壁材から構成されている。
マイクロカプセル用壁材として好適に選択できるのは、動物性、植物性または合成ワックスおよび油脂、あるいは有機ポリマー材料、例えばパラフィン、ポリオレフィン、ポリスチロール、ポリエステル、ポリエーテル、ポリアミド、ポリアミン、ビニルポリマー、ポリ（メタ）クリレート、ポリカルボネート、熱可塑性ポリウレタン、アミノ樹脂、エポキシド樹脂、ポリウレタン、不飽和ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、塩化ポリビニリデンなどのハロゲン含有ポリマー、ポリアリル樹脂、ポリアセタール、ポリイミド、セルロース誘導体、アルギナート、アルギナート誘導体、ゼラチン、ゼラチン誘導体、部分結晶ポリマー、上記のポリマー類を形成するモノマーおよびこれらの材料からの混合物をベースとする共重合体である。
さらに、マイクロカプセル壁は上記成分の種々の材料からなる多層壁形式で構成することができる。
特に有利な方法では、マイクロカプセル壁材は多成分現場発泡システムの成分の混合時に生じる反応温度において軟化または融解して、成分の混合時にこのようにしてマイクロカプセルの内容物を放出するパラフィン・ワックス、ポリオレフィン・ワックスまたはポリエステル・ワックスからなる。
有利には、マイクロカプセルは1-90重量%、より好ましくは 25-35重量% の壁材と、99-10重量%、より好ましくは 75-65重量% の成分(A)- (D)を含むカプセル内容物からなる。
成分(A)-(D)を収納している本発明に基づいて使用されるマイクロカプセルの製造は、微細な滴形状で存在する液状または固体状の成分を上記の適切な壁材で包囲する、例えば乳化およびコアサヴェージョン後に、あるいは充填すべき微細材料上の境界面重合により沈殿する被膜形成ポリマーでの被覆による、それ自体公知の方法で行われる。そのために、それ自体公知の共有押出し成形法および滴下法が用いられるが、それによりカプセル内容物および壁材が同心ノズルにより押し出しされる、あるいは滴下される。その際に、壁材は外部ノズルにより、また芯材は内部ノズルにより供給される。このようにして形成されたカプセルまたは滴分は接続された冷却および乾燥ラインなどを介して硬化される。この方法では、壁材と芯材との割合は当該供給管路の圧力比により設定できる。本発明に基づいて使用されるマイクロカプセル封入形式の成分の製造に対するこれらおよび類似の方法の詳細データについては、Roempp化学レキシコン、10版(1998)、2685およびウルマン工業化学エンサイクロペディア、5版(1990)、575-588およびその中で引用された刊行物を参照されたい。
特に、マイクロカプセルは成分(C)として通常のエポキシド樹脂および／またはシロキサン・プレポリマーを含んでおり、エポキシド樹脂および／またはシロキサン・プレポリマーは現場発泡システムの成分(A)-(D)の重量に対して、10-50重量%、好ましくは 15-35重量%の量で成分(C)中に含まれている。
成分(C)は、有利には100-500 g/モル、好ましくは 150-200 g/モルのエポキシ当量を持つエポキシド樹脂を含む。特に有利なのは、70%のビスフェノールAおよび30%のビスフェノールFをベースとするエポキシド樹脂である。この種類のエポキシド樹脂およびそれに必要とされる硬化剤は、それ自体公知であって市販されている。
別の好ましい実施形態に基づいて、多成分現場発泡システムは成分(C)として200 g/モル−10,000 g/モル、好ましくは400 g/モル− 3,000 g/モルの平均モル質量並びに2-4 個、好ましくは2-3個の反応性末端基、特に低分子アルコキシおよびアルキルエステル末端基、好ましくはメトキシ末端基を持つシロキサン・プレポリマーを含む。
有利には、多成分現場発泡システムはエポキシド樹脂をベースとする別の相互貫入ポリマーを生成するための成分(D)として、エポキシド樹脂の重合用の通常触媒、特に3級アミン、リューイス酸、より好ましくはフェノール、特に2,4,6-トリス（ジメチルアミノメチル）−フェノールを含んでおり、この触媒は場合によってはマイクロカプセルの上記の特性および壁材を備えたマイクロカプセル封入形式で含まれている。
シロキサン・プレポリマーをベースとする別のポリマーを生成するために、本発明に基づく多成分現場発泡システムは成分(D)として、好ましくはシロキサン・プレポリマーに対する通常の架橋剤を、好ましくは分子あたり少なくとも3個のメトキシ末端基を持つオルガノシロキサンを含むが、この成分も場合によっては前述したようにマイクロカプセル封入形式で存在する。
有利には、本発明に基づく多成分現場発泡システムのポリイソシアネート成分(A)は5-55%、好ましくは20-50%のNCO含量並びに分子あたり平均2-5 個、好ましくは2-4個のNCO基を持つ少なくともひとつのポリイソシアネートを含む。特に好ましいポリイソシアネートは、メチレンジフェニールジイソシアネートおよび／またはその重合同族体をベースとする、つまり31%のNCO含量並びに分子あたり平均2.7 個のNCO基を持つポリイソシアネートである。
有利には、本発明に基づく多成分現場発泡システム中に存在するポリオール成分(B)は30-1,000個、好ましくは 500-1,000個の OH 数並びに分子あたり平均2-7個、好ましくは 2-4個のヒドロキシル官能基を持つ少なくともひとつのポリオールを含む。
本発明に基づく多成分現場発泡システムのポリオール成分(B)は300-1,000個、好ましくは 500-1,000個の OH 数並びに平均2-7個、好ましくは 2-4個のヒドロキシル官能基を持つ少なくともひとつのポリエーテルポリオールおよび／またはポリエステルポリオール、および／または少なくともひとつのアミノポリエーテルポリオールおよび／または30-1,000個、好ましくは 100-300個の OH 数並びに分子あたり平均2-7個、好ましくは 3-5個のヒドロキシル官能基を持つリン酸エステルをベースとするポリオールを含む。
有利には、ポリウレタン反応の指数は、95-165、より好ましくは102-120の範囲にある。ポリウレタン反応指数とは、例えばポリオールのヒドロキシル基、アミン類のNH2基またはカルボン酸のCOOH基から供給される使用された活性水素官能基（有効に使用された活性水素官能基の質量：naktiveH）に対する使用されたイソシアネート基（有効に使用されたイソシアネート基の質量:nNCO）の百分率を表す。等量のイソシアネートは指数100に相当する。イソシアネート基の10%過剰は、指数110に相当する。指数は、nNCO値をnaktiveHにより除算した後に、100を掛けることにより得られる。
有利には、本発明に基づく多成分現場発泡システムのポリオール成分(B)は0.05-0.5 g/cm3、より好ましくは 0.2-0.4 g/cm3 の発泡密度を持つポリウレタン発泡材を生じる量の駆動媒体としての水、ポリウレタン生成反応用のひとつまたは複数の触媒、別の相互貫入ポリマーを生成するための成分(D)並びに場合によっては発泡セル安定剤を含む。
本発明の好ましい実施形態に基づいて、本発明に基づく多成分現場発泡システムのポリオール成分(B)はポリウレタン生成反応用の触媒として、ひとつまたは複数の通常の3級アミン触媒、好ましくはジモルフォリンジエチルエーテルを含む。
別の実施形態にしたがって、本発明に基づく多成分現場発泡システムのポリオール成分(B)はエポキシド樹脂をベースとする別の相互貫入ポリマーを生成するための成分(D)として、エポキシド樹脂の重合用の通常触媒、好ましくは3級アミン、リューイス酸、より好ましくはフェノール、および特に好ましくは2,4,6-トリス（ジメチルアミンメチル）フェノールを含む。
別の実施形態にしたがって、多成分現場発泡システムのポリオール成分(B)はシロキサン・プレポリマーをベースとする別のポリマーを生成するための成分(D)として、そのようなシロキサン・プレポリマーに対する通常の架橋剤、好ましくは分子あたり少なくとも3つのメトキシ基を持つオルガノシロキサンを含む。
さらに、ポリオール成分(B)は発泡セル安定剤としてポリシロキサンを含むことができる。
当然ながら、本発明に基づく多成分現場発泡システムの成分(A)、(B)、(C)および／または(D)は通常量の通常の充填剤、補助剤および／または添加剤を含んでおり、場合によってはこの種類の反応性添加物が同様にマイクロカプセル封入形式で存在する。
本発明に基づく多成分現場発泡システムはその混合物中に、該現場発泡システムの重量に対して、砂、白亜、パーライト、煤またはそれらの混合物から選択された充填剤の0-40重量% 、好ましくは1-20重量%と、0-2重量%、好ましくは 0.1-1重量% のひとつまたは複数の色素、および／または0-40重量% 、好ましくは1-20重量%の防火性添加剤を含むことができる。
有利には、成分(A)−(D)を含む本発明に基づく多成分現場発泡システムの混合物はひとつまたは2つの別個の容器内に存在しており、該容器は成分(A)−(D)を混合および接触させ、さらに生成された発泡性反応混合物を送り出すために、供給管路を介して混合ヘッドを備えた放出装置と接続されている。有利には、該放出装置は静電ミキサーを備えた口金形式の混合ヘッドを有する。有利な方法で、該容器は成分(A)−(D)を含む混合物を放出装置へ送り出すための押出し装置を備えている。
ここで有利であり得るのは、放出装置の混合ヘッドがスリット状格子を有することであり、そこでは格子から押し出されたマイクロカプセルが裁断される、あるいは生じる剪断力により破砕される。
押出し装置は機械的プレス装置および／または駆動ガスとすることができるが、それはポリイソシアネート成分(A)内およびポリオール成分(B)内、および／または2室カートリッジの加圧室内に収納されている。
本発明はさらに、建物の壁および／または天井における開口部、割れ目および／または貫通部を密閉するための本発明に基づく多成分現場発泡システムの使用に関する。
本発明はさらに、建物の壁および／または天井におけるそのような開口部、割れ目および／または貫通部を密閉するための方法に関しており、上に定義された種類の多成分現場発泡システムが該成分(A)−(D)を混合する混合ヘッドを備えた放出装置により破砕されて、前記の開口部、割れ目および／または貫通部に装入され、さらに発泡したポリウレタンおよび少なくともひとつの別のポリマーから相互貫入網目構造ポリマー(IPN)を生成して発泡および硬化することを特徴とする。
以下の実施例および比較例は、本発明をさらに詳細に説明するためのものである。
[実施例および比較例]
本発明に基づく多成分現場発泡システムを製造するために、下記の表１に記載された成分が使用された。
Figure 2006188688
ポリイソシアネート成分(A)をマイクロカプセル封入形式のエポキシド樹脂（成分C）と混合することにより、第１の混合物が生成される。ポリオール1-4、水、触媒1および2、さらにセル安定剤を混合することにより、第2の混合物が生成される。これらの両混合物は2つのカートリッジ形式で別個の容器に装入されるが、該容器は供給管路を介して前記両混合物を混合する混合ヘッドを備えた放出装置に接続されている。
本発明に基づく現場発泡システムの適用に際して、前記両容器の成分は押出し装置を用いてカートリッジから混合ヘッドの口金を経て押し出されて、充填すべき開口部へ装入される。両混合物の混合後に、標準的には3つの化学反応、すなわちポリウレタン生成、エポキシド樹脂の重合および発泡反応が進行する。発熱性ポリウレタン生成時には混合物の温度が上がるが、それによりマイクロカプセル封入形式のエポキシド樹脂のマイクロカプセルのエステルワックスが融解してエポキシド樹脂が遊離することとなり、成分(D)つまり触媒の作用下で重合する。触媒1の存在下でのポリイソシアネートのポリオールとの反応により、ポリウレタン網目構造が形成されるが、それはポリイソシアネートの水との反応により二酸化炭素を生成して発泡する。成分(2)つまり触媒2の存在下で硬化するエポキシド樹脂は、相互貫入網目構造に対して付加的な有利な特性、つまり高い疎水性とコンクリートおよび砂石に対する優れた付着性を与える。
確認すべきは、ポリイソシアネートとマイクロカプセル封入形式のエポキシド樹脂を含む混合物1が充分に長い期間中に早期の反応を生じることなく保管でき、したがって、本発明に基づく多成分現場発泡システムはポリウレタン発泡材およびエポキシド樹脂からなる耐水性の相互貫入網目構造ポリマーを現場で製造するために好適に使用できることである。このようにして得られた発泡材は、高度の機械的強度特性、優れた耐水性および／または向上した防火特性を発揮する。
比較例
実施例1の説明に基づいて、下記の表2に記載された成分から多成分現場発泡システムが製造される。
Figure 2006188688
両混合物の製造は実施例１に記載された同じ方法で行われるが、両者の唯一の相違点は第１混合物中にポリイソシアネートと共に存在するエポキシド樹脂がマイクロカプセル封入形式でないことである。該混合物は、当然ながら使用の直前に製造されなければならない、またポリイソシアネート、ポリオールおよびエポキシド樹脂の各成分が保管のために3個の別容器に収納されなければならない、なぜならば、ポリウレタン反応用の触媒はエポキシド樹脂反応にも作用するのであり、さらにエポキシド樹脂がポリオール成分と反応するからである。同様のことが、ポリイソシアネート成分にもあてはまる。工業的に製造されたエポキシド樹脂の場合には、一般にジグリシジルエーテルの完全構造の混合物ではなく、ヒドロキシル基も有し得る長さの異なるオリゴマーが存在するため、ポリイソシアネート成分の存在下でウレタン反応により高分子化合物が生成されるが、それは混合物の粘度増大を惹起する。さらに、エポキシド樹脂のエポキシ基はポリイソシアネートと反応して、オキサゾリドンを生成し得る。したがってエポキシド樹脂およびイソシアネートの保管試験において判明したのは、とりわけ温度が高い場合（40°Ｃ）には、混合物の粘度が著しく増大し、混合された成分をカートリッジから押し出すことがもはや不可能となることである。そのため、この比較例に基づく多成分現場発泡システムの場合には、諸成分を使用直前に混合しなければならない、あるいは少なくとも3つの個別容器で保管しなければならない。
それとは異なり、本発明に基づく実施例によるマイクロカプセル封入形式のエポキシド樹脂を有する本発明に基づく多成分現場発泡システムは、これらの諸反応を防止することができる、なぜならば、ポリイソシアネート成分(A)およびマイクロカプセル封入形式のエポキシド樹脂（成分C）からなる第１混合物は充分な保管安定性を有しており、さらに成分Cのエポキシド樹脂のマイクロカプセル壁面への拡散も生じないからである。
これらの多成分現場発泡システムから得られた相互貫入網目構造ポリマーの特性を吟味するために、ビーカー内で発泡および硬化した発泡材が熱比重計分析により検査された。その際に、カプセル封入形式でないエポキシド樹脂およびカプセル封入形式のエポキシド樹脂が製造および穿孔されて（およそ50 mg）、温度範囲25-800°Ｃおよび10 K/分の加熱速度並びに50 ml/分の合成空気および窒素の気流中で熱比重計分析により検査された。
両多成分現場発泡システムの熱比重計分析の曲線推移は極めて類似していることが判明した、すなわち、カプセル封入形式でないエポキシド樹脂の場合の合成空気雰囲気中の800°Ｃでの残渣は8.9%であり、マイクロカプセル封入形式のエポキシド樹脂の場合のそれは7.5%であったが、それによりこれらの多成分現場発泡システムから得られた相互貫入網目構造ポリマーの極めて類似した網目構造が推察できる。
さらに、合成空気雰囲気における熱力学的測定(TMA)が実施された。そのために、上記の方法で得られた発泡材から円筒体が穿孔され、温度に応じたそれらの長さ変化が測定された。続いて、800°Ｃでの20分間中の長さ変化が追究された。合成空気雰囲気中のTMA測定の曲線推移は誤差限度内で同一であることが判明した、すなわち、両材料はおよそ300°Ｃにおいて36%および40%の最初の大きな長さ減少を示したが、以後は800°Ｃまでの温度においてほぼ平行な長さ挙動で推移した。
したがって、検査された両試料は温度に応じた重量減少の推移においても、また温度に応じた長さ変化においても、極めて類似しており、本発明に基づく多成分現場発泡システムは発泡されたポリウレタンから同等製品にほぼ匹敵する特性を有する相互貫入網目構造ポリマーを製造することが確認できる。
もちろん、比較例の多成分現場発泡システムは3つの個別成分の形式、すなわちポリイソシアネート成分(A)を含む第１の混合物、ポリオール成分(B)を含む第2の混合物、およびエポキシド樹脂を含む第3の成分(C)の形式で保管されなければならない。それとは異なり、本発明に基づく多成分現場発泡システムはマイクロカプセル封入形式で反応防止的に個別に収納された反応性成分のゆえに、ひとつまたは2つの混合物の形式で保管できるのであり、それは実際的に顕著な長所となる。

Claims (39)

  1. 現場での建築目的用の発泡ポリウレタンと少なくともひとつの別のポリマーからなり、ポリウレタンを生成するためのポリイソシアネート成分(A)とポリオール成分(B)、および前記の別のポリマーを生成するための別の成分(C)と(D)を有しており、これらの成分(A)−(D)は反応防止的に分離された形式で存在している相互貫入網目構造ポリマー(IPN)を製造するための多成分現場発泡システムにおいて、各成分(A)、(B)、(C)および(D)がひとつまたは２つの混合物の形式で存在し、該混合物において成分(A)、(B)、(C)および／または(D)は反応防止的に分離してマイクロカプセル封入形式で収納されており、相互貫入網目構造ポリマーを生成するこれらの成分の重合は該マイクロカプセルの破壊ないし開放によるこれらの成分の接触後にはじめて行われる、ことを特徴とする多成分現場発泡システム。
  2. 成分(A)、(B)、(C)および(D)は単独混合物の形式で存在し、成分(A)および(B)の少なくとも一方が、また成分(C)および(D)の少なくとも一方がマイクロカプセル封入形式で存在する、ことを特徴とする請求項1に記載の多成分現場発泡システム。
  3. 成分(A)、(B)、(C)および(D)は分離された容器に収納された2つの混合物の形式で存在し、その際に一方の混合物は成分(A)を、また他方の混合物は成分(B)を含んでおり、成分(C)および(D)は前記混合物中に共に、あるいは分離して収納されており、さらにそれぞれの混合物の成分と反応する成分はマイクロカプセル封入形式で存在している、ことを特徴とする請求項1に記載の多成分現場発泡システム。
  4. 別のポリマーを生成するための成分(C)および(D)の少なくとも一方はマイクロカプセル封入形式で反応防止的に分離されてポリイソシアネート成分(A)および／またはポリオール成分(B)中に存在する、ことを特徴とする請求項1ないし3の少なくともいずれか一項に記載の多成分現場発泡システム。
  5. 両成分(C)および(D)が分離されてポリイソシアネート成分(A)および／またはポリオール成分(B)中に含まれる、ことを特徴とする請求項4に記載の多成分現場発泡システム。
  6. マイクロカプセル封入形式で存在する成分(A)-(D)は、保管中にそれらを囲む各混合物の成分に対して耐久性を有すると共に、諸成分の混合中および、またはその後に別のポリマーを生成する反応中に初めてその内容物を放出するマイクロカプセル内に存在する、ことを特徴とする請求項1ないし5の少なくともいずれか一項に記載の多成分現場発泡システム。
  7. 成分(A)-(D)を含むマイクロカプセルは多成分現場発泡システムの規定に基づく使用の際に、機械的負荷の作用下で、および／または温度上昇により破壊されてその内容物を放出する、ことを特徴とする請求項1ないし6の少なくともいずれか一項に記載の多成分現場発泡システム。
  8. マイクロカプセルはポリウレタン生成反応の反応熱の作用下でそれらの内容物を放出する、ことを特徴とする請求項7に記載の多成分現場発泡システム。
  9. マイクロカプセルはポリウレタン生成反応の反応温度において軟化し、融解し、破壊または分解される壁材から構成されている、ことを特徴とする請求項8に記載の多成分現場発泡システム。
  10. マイクロカプセルは30-160°Ｃ、好ましくは70-90°Ｃの軟化、融解または分解温度を有する壁材から構成されている、ことを特徴とする請求項6に記載の多成分現場発泡システム。
  11. マイクロカプセルが壁材として動物性、植物性または合成ワックスおよび油脂、あるいは好ましくはパラフィン、ポリオレフィン、ポリスチロール、ポリエステル、ポリエーテル、ポリアミド、ポリアミン、ビニルポリマー、ポリ（メタ）クリレート、ポリカルボネート、熱可塑性ポリウレタン、アミノ樹脂、エポキシド樹脂、ポリウレタン、不飽和ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、塩化ポリビニリデンなどのハロゲン含有ポリマー、ポリアリル樹脂、ポリアセタール、ポリイミド、セルロース誘導体、アルギナート、アルギナート誘導体、ゼラチン、ゼラチン誘導体、部分結晶ポリマー、上記のポリマー類を形成するモノマーおよびこれらの材料からの混合物をベースとする共重合体から選択される有機ポリマー材料を含むことができる、ことを特徴とする請求項1ないし7の少なくともいずれか一項に記載の多成分現場発泡システム。
  12. マイクロカプセルは壁材としてパラフィン・ワックス、ポリオレフィン・ワックスまたはポリエステル・ワックスを含む、ことを特徴とする請求項11に記載の多成分現場発泡システム。
  13. マイクロカプセルは1-90重量%、より好ましくは 25-35重量% の壁材と、99-10重量%、より好ましくは 75-65重量% の成分(A)- (D)を含むカプセル内容物からなる、ことを特徴とする請求項1ないし12の少なくともいずれか一項に記載の多成分現場発泡システム。
  14. マイクロカプセル内に、成分(C)としてエポキシド樹脂および／またはシロキサン・プレポリマーが含まれる、ことを特徴とする請求項1ないし13の少なくともいずれか一項に記載の多成分現場発泡システム。
  15. エポキシド樹脂および／またはシロキサン・プレポリマーは現場発泡システムの成分(A)-(D)の重量に対して、10-50重量%、好ましくは 15-35重量%の量で成分(C)中に含まれている、ことを特徴とする請求項14に記載の多成分現場発泡システム。
  16. 成分(C)として、100-500 g/モル、好ましくは 150-200 g/モルのエポキシ当量を持つエポキシド樹脂が含まれる、ことを特徴とする請求項15に記載の多成分現場発泡システム。
  17. 70%のビスフェノールAおよび30%のビスフェノールFをベースとするエポキシド樹脂が含まれる、ことを特徴とする請求項16に記載の多成分現場発泡システム。
  18. 成分(C)として、200 g/モル−10,000 g/モル、好ましくは400 g/モル− 3,000 g/モルの平均モル質量並びに2-4 個、好ましくは2-3個の反応性末端基、特に低分子アルコキシおよびアルキルエステル末端基、好ましくはメトキシ末端基を持つシロキサン・プレポリマーが含まれる、ことを特徴とする請求項14または15に記載の多成分現場発泡システム。
  19. エポキシド樹脂をベースとする別の相互貫入ポリマーを生成するための成分(D)として、エポキシド樹脂の重合用の通常触媒、特に3級アミン、リューイス酸、より好ましくはフェノール、特に2,4,6-トリス（ジメチルアミノメチル)-フェノールが、場合によってはマイクロカプセル封入形式で含まれる、ことを特徴とする請求項1ないし17の少なくともいずれか一項に記載の多成分現場発泡システム。
  20. シロキサン・プレポリマーをベースとする別のポリマーを生成するための成分(D)として、シロキサン・プレポリマーに対する通常の架橋剤、好ましくは分子あたり少なくとも3個のメトキシ末端基を持つオルガノシロキサンが、場合によってはマイクロカプセル封入形式で含まれる、ことを特徴とする請求項14,15および18の少なくともいずれか一項に記載の多成分現場発泡システム。
  21. ポリイソシアネート成分(A)は5-55%、好ましくは20-50%のNCO含量並びに分子あたり平均2-5 個、好ましくは2-4個のNCO基を持つ少なくともひとつのポリイソシアネートを含む、ことを特徴とする請求項1ないし20の少なくともいずれか一項に記載の多成分現場発泡システム。
  22. ポリイソシアネート成分(A)はメチレンジフェニールジイソシアネートおよび／またはその重合同族体をベースとするポリイソシアネートを含む、ことを特徴とする請求項21に記載の多成分現場発泡システム。
  23. ポリイソシアネート成分(A)は31%のNCO含量並びに分子あたり平均2.7 個のNCO基を持つメチレンジフェニールジイソシアネートおよび／またはその重合同族体をベースとするポリイソシアネートを含む、ことを特徴とする請求項22に記載の多成分現場発泡システム。
  24. ポリオール成分(B)は30-1,000個、好ましくは 500-1,000個の OH 数並びに分子あたり平均2-7個、好ましくは 2-4個のヒドロキシル官能基を持つ少なくともひとつのポリオールを含む、ことを特徴とする請求項1ないし23の少なくともいずれか一項に記載の多成分現場発泡システム。
  25. ポリオール成分(B)は300-1,000個、好ましくは 500-1,000個の OH 数並びに平均2-7個、好ましくは 2-4個のヒドロキシル官能基を持つ少なくともひとつのポリエーテルポリオールおよび／またはポリエステルポリオール、および／または少なくともひとつのアミノポリエーテルポリオールおよび／または30-1,000個、好ましくは 100-300個の OH 数並びに分子あたり平均2-7個、好ましくは 3-5個のヒドロキシル官能基を持つリン酸エステルをベースとするポリオールを含む、ことを特徴とする請求項24に記載の多成分現場発泡システム。
  26. ポリウレタン反応の指数は95-165、より好ましくは102-120の範囲にある、ことを特徴とする請求項1ないし25の少なくともいずれか一項に記載の多成分現場発泡システム。
  27. ポリオール成分(B)は0.05-0.5 g/cm3、より好ましくは 0.2-0.4 g/cm3 の発泡密度を持つポリウレタン発泡材を生じる量の駆動媒体としての水、ポリウレタン生成反応用のひとつまたは複数の触媒、別の相互貫入ポリマーを生成するための成分(D)並びに場合によっては発泡セル安定剤を含む、ことを特徴とする請求項1ないし26の少なくともいずれか一項に記載の多成分現場発泡システム。
  28. ポリオール成分(B)はポリウレタン生成反応用の触媒として、ひとつまたは複数の通常の3級アミン触媒、好ましくはジモルフォリンジエチルエーテルを含む、ことを特徴とする請求項27に記載の多成分現場発泡システム。
  29. ポリオール成分(B)はエポキシド樹脂をベースとする別の相互貫入ポリマーを生成するための成分(D)として、エポキシド樹脂の重合用の通常触媒、好ましくは3級アミン、リューイス酸、より好ましくはフェノール、および特に好ましくは2,4,6-トリス（ジメチルアミンメチル）フェノールを含む、ことを特徴とする請求項27に記載の多成分現場発泡システム。
  30. ポリオール成分(B)はシロキサン・プレポリマーをベースとする別のポリマーを生成するための成分(D)として、そのようなシロキサン・プレポリマーに対する通常の架橋剤、好ましくは分子あたり少なくとも3つのメトキシ基を持つオルガノシロキサンを含む、ことを特徴とする請求項27に記載の多成分現場発泡システム。
  31. ポリオール成分(B)は発泡セル安定剤としてポリシロキサンを含む、ことを特徴とする請求項27に記載の多成分現場発泡システム。
  32. 成分(A)、(B)、(C)および／または(D)は通常量の通常の充填剤、補助剤および／または添加剤を含む、ことを特徴とする請求項1ないし31の少なくともいずれか一項に記載の多成分現場発泡システム。
  33. 砂、白亜、パーライト、煤またはそれらの混合物から選択された充填剤の0-40重量% 、好ましくは1-20重量%と、0-2重量%、好ましくは 0.1-1重量% のひとつまたは複数の色素、および／または0-40重量% 、好ましくは1-20重量%の防火性添加剤を含む、ことを特徴とする請求項30に記載の多成分現場発泡システム。
  34. 成分(A)−(D)を含む混合物はひとつまたは2つの別個の容器内に存在しており、該容器は成分(A)−(D)を混合および接触させ、さらに生成された発泡性反応混合物を送り出すために、供給管路を介して混合ヘッドを備えた放出装置と接続されている、ことを特徴とする請求項1ないし31の少なくともいずれか一項に記載の多成分現場発泡システム。
  35. 該放出装置は静電ミキサーを備えた口金形式の混合ヘッドを有する、ことを特徴とする請求項34に記載の多成分現場発泡システム。
  36. 該容器は成分(A)−(D)を含む混合物を放出装置へ送り出すための押出し装置を備えている、ことを特徴とする請求項34または45記載の多成分現場発泡システム。
  37. 押出し装置として、ポリイソシアネート成分(A)内およびポリオール成分(B)内、および／または2室カートリッジの加圧室内に収納されている機械的プレス装置および／または駆動ガスが設けられている、ことを特徴とする請求項36に記載の多成分現場発泡システム。
  38. 建物の壁および／または天井における開口部および／または貫通部を密閉するための請求項1ないし37の少なくともいずれか一項に記載の多成分現場発泡システムの使用
  39. 請求項1ないし37の少なくともいずれか一項に記載の多成分現場発泡システムが該成分(A)−(D)を混合する混合ヘッドを備えた放出装置により破砕されて、前記の開口部および／または貫通部に装入され、さらに発泡したポリウレタンおよび少なくともひとつの別のポリマーから相互貫入網目構造ポリマー(IPN)を生成して発泡および硬化することを特徴とする建物の壁および／または天井における開口部および／または貫通部を密閉するための方法。
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