устойчивые вспененные уплотняющие и герметизирующие составы и способы их применения

Формула изобретения

1. Вспененный состав, пригодный для хранения в аэрозольном контейнере, находящемся под давлением и снабженном присоединенным к нему клапаном, для выделения находящихся в указанном контейнере компонентов, с образованием устойчивой пены, отличающийся тем, что указанный состав включает а) водную эмульсию, содержащую пленкообразующий полимер; в) жидкий пропеллент; и с) твердое, липофильное не ионное поверхностно-активное вещество, имеющее показатель гидрофильно-липофильного баланса около 3-8, при этом указанный состав имеет объемное расширение в течение 18-24 ч после выделения от около 0,45 и выше.

2. Состав по п. 1, отличающийся тем, что пленкообразующий полимер является винилацетат/этиленовым сополимером и стирол/акриловым сополимером.

3. Состав по п. 1, отличающийся тем, что указанный пропеллент содержит сжиженный газовый компонент, включая низший (C₁-C₆)алкан или (C₁-C₆)низший алкен.

4. Состав по п. 3, отличающийся тем, что указанный низший (C₁-C₆)алкан включает пропан, изобутан и н-бутан.

5. Состав по п. 1, отличающийся тем, что указанный пропеллент дополнительно содержит диметиловый эфир и в случае присутствия указанного низшего (C₁-C₆) алкана, указанный диметиловый эфир присутствует при объемном отношении диметиловый эфир: низший (C₁-C₆) алкан от около 1 до около 1-5.

6. Состав по п. 5, отличающийся тем, что указанный диметиловый эфир присутствует при объемном соотношении диметиловый эфир: низший (C₁-C₆) алкан около 1: 2.

7. Состав по п. 1, отличающийся тем, что указанное поверхностно-активное вещество содержит компонент, выбранный из группы, состоящей из эфиров жирных спиртов, эфиров жирных кислот, амидов жирных кислот.

8. Состав по п. 7, отличающийся тем, что указанное поверхностно-активное вещество имеет показатель гидрофильно-липофильного баланса от около 3,5 до около 6.

9. Состав по п. 7, отличающийся тем, что указанный эфир жирного спирта является эфиром алкоксилированного жирного спирта.

10. Состав по п. 9, отличающийся тем, что указанный этоксилированный жирный спирт является этоксилированным (2 моля) цетиловым спиртом.

11. Состав по п. 9, отличающийся тем, что указанный этоксилированный жирный спирт является этоксилированным (2 моля) стеариловым спиртом.

12. Состав по п. 7, отличающийся тем, что указанный жирный амид является амидом стеариновой кислоты.

13. Состав по п. 7, отличающийся тем, что указанный эфир жирной кислоты является этиленгликолевым эфиром стеариновой кислоты.

14. Вспененный уплотняющий или изолирующий состав, пригодный для хранения в аэрозольном контейнере, находящемся под давлением и снабженном присоединенным к нему клапаном для выделения находящегося в контейнере состава, с образованием устойчивой пены, отличающийся тем, что состав включает в себя а) водную эмульсию, содержащую пленкообразующий полимер; б) жидкий пропеллент; и с) твердое, липофильное не ионное поверхностно-активное вещество, имеющее показатель гидрофильно-липофильного баланса около 3-8, при этом указанный состав имеет объемное расширение в течение 18-24 ч после выделения от около 0,45 и выше.

15. Вспененный уплотняющий или изолирующий состав для хранения под давлением внутри емкости, которая приспособлена для высвобождения вспененной массы в виде шаров или валиков указанного уплотняющего или изолирующего состава, отличающийся тем, что указанный состав включает в себя а) водную эмульсию, содержащую пленкообразующий полимер; в) твердое нерастворимое в воде липофильное поверхностно-активное вещество, имеющее показатель гидрофильно-липофильного баланса от около 3 до около 8; и с) жидкий пропеллент, в котором указанное не растворимое в воде липофильное поверхностно-активное вещество содержится в количестве около 1-10 мас. % в расчете на общую массу (а) и (в) и указанный состав после высвобождения пены из указанной емкости имеет объемное расширение в течение 18-24 ч после выделения от около 0,6 и выше.

16. Состав по п. 15, отличающийся тем, что после указанного высвобождения он имеет расширение около 1,0 и более.

17. Состав по п. 15, отличающийся тем, что указанный пленкообразующий полимер содержит стирол/акриловый сополимер и винилацетат/этиленовый сополимер при массовом отношении стирол/акриловый сополимер: винилацетат/этиленовый сополимер около 0,5-0,6.

18. Состав по п. 16, отличающийся тем, что указанный пропеллент содержится в количестве около 2-10 мас. %, в расчете на общую массу (а), (б) и (с).

19. Состав по п. 18, отличающийся тем, что указанный пропеллент содержится в количестве около 4-6 мас. %.

20. Состав по п. 15, отличающийся тем, что указанное поверхностно-активное вещество выбрано из группы, содержащей эфиры жирных спиртов, эфиры жирных кислот и амиды жирных кислот.

21. Состав по п. 20, отличающийся тем, что указанное поверхностно-активное вещество имеет показатель гидрофильно-липофильного баланса от около 3,5 до около 6.

22. Состав по п. 20, отличающийся тем, что указанный эфир жирного спирта является эфиром алкоксилированного жирного спирта.

23. Состав по п. 22, отличающийся тем, что указанный алкоксилированный жирный спирт является этоксилированным (2 моля) цетиловым спиртом.

24. Состав по п. 22, отличающийся тем, что указанный алкоксилированный жирный спирт является этоксилированным (2 моля) стеариловым спиртом.

25. Состав по п. 20, отличающийся тем, что указанный жирный амид является амидом стеариновой кислоты.

26. Состав по п. 20, отличающийся тем, что указанный эфир жирной кислоты является этиленгликолевым эфиром стеариновой кислоты.

27. Состав по п. 15 дополнительно включающий изопропанол (d) в количестве около 1-10% в расчете на общую массу (а), (в) и (d).

28. Состав по п. 27, отличающийся тем, что указанная водная эмульсия, содержащая пленкообразующий полимер присутствует в количестве около 50-98% в расчете на общую массу (а), (в), (с) и (d).

29. Вспененный состав, включающий а) водную эмульсию, содержащую пленкообразующий полимер; в) поверхностно-активное вещество, выбранное из группы, состоящей из i) этоксилированных эфиров жирных спиртов и ii) эфиров жирных кислот и их смесей, при этом указанные i) и ii) являются твердыми, не растворимыми в воде липофильными поверхностно-активными веществами, имеющими показатель гидрофильно-липофильного баланса от около 3 до около 8; и с) жидкий пропеллент, при этом указанное поверхностно-активное вещество (в) присутствует в количестве около 1-10 мас. % от общей массы (а) и (в).

30. Вспененный состав по п. 29, отличающийся тем, что указанное поверхностно-активное вещество содержит смесь i) и ii), при этом i) является этоксилированным жирным спиртом и ii) этиленгликолевым эфиром указанной жирной кислоты.

31. Вспененный состав по п. 30, отличающийся тем, что указанный этоксилированный жирный спирт включает смесь этоксилированного цетилового спирта и этоксилированного стеарилового спирта и при этом этиленгликолевый эфир указанной жирной кислоты является этиленгликольдистеаратом, указанное поверхностно-активное вещество содержится в указанном составе в количестве около 1-10 мас. % в расчете на массу указанной эмульсии и указанного поверхностно-активного вещества.

32. Вспененный состав по п. 31, отличающийся тем, что указанный этоксилированный цетиловый спирт содержится в количестве около 1,0%, указанный этоксилированный стеариловый спирт в количестве около 0,7% и указанный этиленгликольдистеарат в количестве около 0,7%.

33. Способ заполнения швов, трещин или пустот между соседними строительными конструкциями, включающий обработку указанных швов, трещин и пустот достаточным для заполнения количеством вспененного состава, включающего а) водную эмульсию, содержащую пленкообразующий полимер; в) жидкий пропеллент; и с) твердое, липофильное не ионное поверхностно-активное вещество, имеющее показатель гидрофильно-липофильного баланса около 3-8, при этом указанный состав имеет объемное расширение в течение 18-24 ч после выделения от около 0,45 и выше.

34. Способ по п. 33, отличающийся тем, что пленкообразующий полимер является винилацетат/этиленовым сополимером и стирол/акриловым сополимером.

35. Способ по п. 33, отличающийся тем, что указанный пропеллент содержит сжиженный газовый компонент, включая низший (C₁-C₆)алкан или (C₁-C₆) низший алкен.

36. Способ по п. 35, отличающийся тем, что указанный низший (C₁-C₆) алкан включает пропан, изобутан и н-бутан.

37. Способ по п. 33, отличающийся тем, что указанный пропеллент дополнительно содержит диметиловый эфир и в случае, когда присутствует указанный низший (C₁-C₆)алкан, указанный диметиловый эфир содержится при объемном соотношении диметиловый эфир: низший (C₁-C₆)алкан от около 1 до около 1-5.

38. Способ по п. 37, отличающийся тем, что указанный диметиловый эфир содержится при объемном соотношении диметиловый эфир: низший (C₁-C₆)алкан около 1: 2.

39. Способ по п. 33, отличающийся тем, что указанное поверхностно-активное вещество содержит компонент, выбранный из группы, состоящей из эфиров жирных спиртов, эфиров жирных кислот, амидов жирных кислот.

40. Способ по п. 39, отличающийся тем, что указанное поверхностно-активное вещество имеет показатель гидрофильно-липофильного баланса от около 3,5 до около 6.

41. Способ по п. 39, отличающийся тем, что эфир жирного спирта является эфиром алкоксилированного жирного спирта.

42. Способ по п. 41, отличающийся тем, что алкоксилированный жирный спирт является этоксилированным (2 моля) цетиловым спиртом.

43. Способ по п. 41, отличающийся тем, что алкоксилированный жирный спирт является этоксилированным (2 моля) стеариловым спиртом.

44. Способ по п. 39, отличающийся тем, что указанный жирный амид является амидом стеариновой кислоты

45. Способ по п. 39, отличающийся тем, что указанный эфир жирной кислоты является этиленгликолевым эфиром стеариновой кислоты.

46. Способ изготовления искусственных ландшафтов, пригодный в качестве структурной опоры или основы для ремесленных изделий и хобби, с использованием массы вспененного состава, при этом указанный состав включает а) водную эмульсию, содержащую пленкообразующий полимер; в) жидкий пропеллент; и с) твердое, липофильное не ионное поверхностно-активное вещество, имеющее показатель гидрофильно-липофильного баланса около 3-8, при этом указанный состав имеет объемное расширение в течение 18-24 ч после выделения от около 0,45 и выше.

47. Способ по п. 46, отличающийся тем, что пленкообразующий полимер является винилацетат/этиленовым сополимером и стирол/акриловым сополимером.

48. Способ по п. 46, отличающийся тем, что указанный пропеллент содержит сжиженный газовый компонент, включающий низший (C₁-C₆)алкан или (C₁-C₆)низший алкен.

49. Способ по п. 48, отличающийся тем, что указанный низший (C₁-C₆)алкан включает пропан, изобутан и н-бутан.

50. Способ по п. 46, отличающийся тем, что указанный пропеллент дополнительно содержит диметиловый эфир и в случае, когда присутствует указанный низший (C₁-C₆)алкан, указанный диметиловый эфир содержится при объемном отношении диметиловый эфир : низший (C₁-C₆)алкан от около 1 до около 1-5.

51. Способ по п. 50, отличающийся тем, что указанный диметиловый эфир содержится при объемном соотношении диметиловый эфир: низший (C₁-C₆)алкан около 1: 2.

52. Способ по п. 46, отличающийся тем, что указанное поверхностно-активное вещество содержит компонент, выбранный из группы, состоящей из эфиров жирных спиртов, эфиров жирных кислот, амидов жирных кислот.

53. Способ по п. 52, отличающийся тем, что указанное поверхностно-активное вещество имеет показатель гидрофильно-липофильного баланса от около 3,5 до около 6.

54. Способ по п. 52, отличающийся тем, что указанный эфир жирного спирта является эфиром алкоксилированного жирного спирта.

55. Способ по п. 54, отличающийся тем, что алкоксилированный жирный спирт является этоксилированным (2 моля) цетиловым спиртом

56. Способ по п. 54, отличающийся тем, что указанный алкоксилированный жирный спирт является этоксилированным (2 моля) стеариловым спиртом.

57. Способ по п. 52, отличающийся тем, что указанный жирный амид является амидом стеариновой кислоты.

58. Способ по п. 52, отличающийся тем, что указанный эфир жирной кислоты является этиленгликолевым эфиром стеариновой кислоты.

59. Способ создания изолирующего слоя между структурными единицами, включающий нанесение слоя вспененного состава на одно из примыкающих структурных образований вспененного состава, содержащего а) водную эмульсию, содержащую пленкообразующий полимер; в) жидкий пропеллент; и с) твердое, липофильное не ионное поверхностно-активное вещество, имеющее показатель гидрофильно-липофильного баланса около 3-8, при этом указанный состав имеет объемное расширение в течение 18-24 ч после выделения от около 0,45 и выше.

60. Способ по п. 59, отличающийся тем, что пленкообразующий полимер является винилацетат/этиленовым сополимером и стирол/акриловым сополимером.

61. Способ по п. 59, отличающийся тем, что указанный пропеллент содержит сжиженный газовый компонент, включающий низший (C₁-C₆)алкан или (C₁-C₆)низший алкен.

62. Способ по п. 61, отличающийся тем, что указанный низший (C₁-C₆)алкан включает пропан, изобутан и н-бутан.

63. Способ по п. 61, отличающийся тем, что указанный пропеллент дополнительно содержит диметиловый эфир и в случае, когда присутствует указанный низший (C₁-C₆)алкан, указанный диметиловый эфир содержится при объемном отношении диметиловый эфир, низший (C₁-C₆)алкан от около 1 до около 1-5.

64. Способ по п. 63, отличающийся тем, что указанный диметиловый эфир содержится при объемном отношении диметиловый эфир: низший (C₁-C₆)алкан около 1: 2.

65. Способ по п. 59, отличающийся тем, что указанное поверхностно-активное вещество содержит компонент, выбранный из группы, состоящей из эфиров жирных спиртов, эфиров жирных кислот, амидов жирных кислот.

66. Способ по п. 65, отличающийся тем, что указанное поверхностно-активное вещество имеет показатель гидрофильно-липофильного баланса от около 3,5 до около 6.

67. Способ по п. 65, отличающийся тем, что указанный эфир жирного спирта является эфиром алкоксилированного жирного спирта.

68. Способ по п. 67, отличающийся тем, что алкоксилированный жирный спирт включает этоксилированный (2 моля) цетиловый спирт

69. Способ по п. 67, отличающийся тем, что алкоксилированный жирный спирт является этоксилированным (2 моля) стеариловым спиртом.

70. Способ по п. 65, отличающийся тем, что указанный жирный амид является амидом стеариновой кислоты.

71. Способ по п. 65, отличающийся тем, что указанный эфир жирной кислоты является этиленгликолевым эфиром стеариновой кислоты.

Приоритет по пунктам:

19.09.1996 по пп. 1-32, 34-45, 47-58, 60-71;

29.05.1997 по пп. 33, 46, 59.

Описание изобретения к патенту

Настоящее изобретение относится к вспененным составам, которые при высвобождении их в виде пены из аэрозольного или другого подобного баллона образуют устойчивый вспененный продукт, пригодный для использования в качестве уплотняющего, герметизирующего или изолирующего материала.

Уплотняющие, изолирующие и герметизирующие составы используют для уплотнения швов и других пустот, а также для укрепления рам, плиток, панелей, драней, сухой штукатурки и других строительных конструкций. Применение таких составов в виде пены из баллонов, находящихся под давлением, или похожих упаковок является весьма желательным благодаря легкости употребления их в любых условиях. Необходимость в простой очистке от них обуславливает требование, чтобы эти вспененные продукты отмывались с помощью простой воды и мыльного раствора.

В документе WO 91/14724 раскрыты различные композиции, в том числе усовершенствованные вспененные полимеры с закрытыми порами, полученные с использованием галоидоуглеродного пенообразователя в сочетании с эффективным количеством смолы для образования газового барьера, равномерно распределенной в непрерывной полимерной фазе.

Кроме того, в документе WO 93/19116 раскрыт способ изготовления зерненого стиролового полимера, который содержит: (а) полистирол и/или стироловый сополимер, который включает в себя по меньшей мере 50 вес. % стирола, введенного при помощи полимеризации; (b) 0,001-0,2 вес. % относительно (а) органического соединения; и (с) 2-10 вес. % относительно (а) алифатического C3-C7 углеводорода и/или диоксида углерода в качестве пенообразователя.

Наконец, в документе WO 96/12759 раскрыт способ приготовления жесткого полученного окислением углеводорода пенополиуретана, изготовленного путем ввода и реакцию полиизоцианата с композицией предшественника полиуретана и содержащего агент совмещения с полиоланатом, который включает в себя радикал совмещения в соответствии с формулой: -(C_nH_2n+1).

Нанесение таких композиций в виде пены из резервуаров под давлением является крайне желательным, в первую очередь благодаря легкости применения. Требование легкости чистки связано с необходимостью отмывки таких вспененных продуктов при помощи простых мыльных водных растворов.

Некоторые из имеющихся в наличии (известных) вспененных композиций не являются стабильными и дают чрезмерную усадку при нанесении на структуру. Совершено очевидно, что такие материалы не обеспечивают полную уплотняющую или изолирующую эффективность. Более того, некоторые другие вспененные материалы имеют тенденцию к провисанию или стеканию в виде капель после нанесения, что также ведет к нарушению (сплошности).

В связи с указанным задачей настоящего изобретения является создание вспененной уплотняющей, изолирующей или герметизирующей композиции, которая не дает существенную усадку после ее нанесения. Другой задачей настоящего изобретения является создание композиции, которая после вспенивания легко может быть смыта при помощи мыльной воды.

Некоторые из доступных вспененных составов являются неустойчивыми и сильно усыхают после применения их в виде пены, наносимой на соответствующую конструкцию. Таким образом, совершенно очевидно, что они не могут быть использованы для уплотнения и изоляции во всех случаях. Более того, другие вспененные продукты имеют тенденцию к оседанию или стеканию после применения, что также является нежелательным.

Таким образом, задачей изобретения является создание вспененного уплотняющего, изолирующего или герметизирующего состава, который не усыхает существенно после применения. Другой задачей изобретения является создание вспененного состава, который после выделения в виде пены может быть легко удален с помощью воды и мыла.

Эти и другие задачи решаются с помощью вспененных составов в соответствии с настоящим изобретением. Составы по изобретению могут применяться, например, для получения вспененных уплотняющих и замазывающих латексных составов, латексной вспененной штукатурки, включая как наружную, так и внутреннюю отделку стен, покрытий потолков и крыш и латексных вспененных клеев. Составы могут быть помещены в аэрозольные баллоны, находящиеся под давлением для нанесения вспененных уплотнителей на поверхность, или они могут быть помещены внутрь находящихся под давлением объемных емкостей, снабженных гибким рукавом или распылителем, которые присоединены таким образом, чтобы строители и другие пользователи могли быть снабжены большими количествами состава, готового к употреблению.

В отличие от вспененных полиуретановых уплотнителей составы в соответствии с настоящим изобретением могут легко смываться водой. Применяемые в настоящее время полиуретаны не смываются, а только со временем стираются. Также, в противоположность к продуктам на основе полиуретанов, эти составы будут более устойчивыми, поскольку полиуретаны имеют тенденцию к неконтролируемому расширению. Кроме того, пена в соответствии с изобретением является более "обрабатываемой" и при этом обеспечивает более гладкую поверхность по сравнению с уретанами.

Составы в соответствии с настоящим изобретением содержат водную латексную эмульсию пленкообразующего полимера. Латексная эмульсия является диспергируемой в воде и может соответственно быть смыта с рук пользователя с помощью мыла и воды.

Составы в соответствии с изобретением дополнительно содержат твердое, липофильное неионное поверхностно-активное вещество, имеющее величину показателя HLB (гидрофильно-липофильный баланс) от около 3 до около 8, более предпочтительно, от около 3,5 до около 6. Эти поверхностно-активные вещества являются нерастворимыми в воде и выбираются из группы эфиров жирных кислот (например, ₁₂ и выше), эфиров жирных спиртов и амидов жирных кислот. Более предпочтительно поверхностно-активное вещество содержит один или более этоксилированных жирных спиртов.

Может быть использовано большое количество сжижаемых газообразных пропеллентов. Однако предпочтительно использовать комбинацию диметилового эфира (ДМЕ) и летучего жидкого углеводорода, при этом жидкий углеводород присутствует в большем объемном количестве, чем ДМЕ.

В состав могут быть также добавлены подходящие наполнители для предотвращения усадки и придания желаемой пигментации.

На фиг. 1 схематически представлено использование вспененных составов по изобретению в качестве уплотнителя для заполнения щелей, существующих между соседними границами стенных панелей строения;

на фиг. 2 схематически представлено использование составов для изоляции строительных конструкций;

на фиг. 3 схематически представлено использование составов по изобретению для высококачественной обработки стен путем покрытия их слоем замазки.

на фиг. 4 схематически представлен искусственный ландшафт, составленный из быстровспененных составов, представленный здесь в качестве опоры, на которой крепятся цветы;

на фиг. 5 схематически представлена модель железной дороги, окруженной искусственным ландшафтом, изготовленным с помощью вспененных составов по изобретению.

Составы в соответствии с изобретением помещают перед вспениванием в аэрозольные баллоны или емкости, имеющие большие объемы, которые после загрузки их составами доводятся до необходимого давления, позволяющего выдавливать струю пенной массы в виде шаров или массу в виде валика из емкости. Такие емкости или контейнеры хорошо известны из уровня техники, и, таким образом, не требуется их описывать. Достаточно только констатировать, что такие контейнеры должны быть достаточно загружены, что означает, что при избирательном открывании контейнера будет осуществляться выброс находящихся под давлением компонентов, загруженных в него, а затем после получения необходимой пены контейнеры закрывают. Один из таких пригодных аэрозольных контейнеров, который может быть применен, чтобы осуществить использование вспененного уплотняющего продукта в соответствии с изобретением, описан в патенте US 3705669.

Составы в соответствии с изобретением содержат пленкообразующий полимер, присутствующий в виде эмульсии. Пленкообразующий полимер может быть определен как полимер, который является диспергируемым в воде, когда он находится в виде эмульсии, сам по себе полимер либо является диспергируемым, либо растворимым в пропелленте, как будет оговорено в дальнейшем. Под пленкообразованием подразумевают здесь то, что полимер после испарения пропеллента должен остаться в виде слипшейся пены. Обычно термопластичные полимеры являются тем классом полимеров, который пригоден в качестве пленкообразующих полимеров. К таким полимерам относятся полимеры, полученные из этиленненасыщенных соединений, таких как стирол и/или акриловая кислота, и их низших алкиловых эфиров наряду с другими виниловыми соединениями, такими как винилацетат, винилбутират и т. д. Примерный список пригодных пленкообразующих полимеров приведен в патенте US 4381066.

Предпочтительными являются латексные эмульсии, содержащие акриловую кислоту, низшие алкилакрилаты, стирол, винилацетат и/или этиленсодержащие полимеры. Одним из предпочтительных сочетаний является сочетание стирол/акрилового сополимера с винилацетат/этиленовым сополимером. Температуры стеклования полимерных компонентов могут варьироваться в широком пределе от около -40^oC до около 110^oC в зависимости от степени твердости, необходимой для пены.

Компоненты пропеллента могут быть выбраны из широкого круга известных пропеллентов, таких как C₁-C₆ алканов и C₁-C₆ алкенов. Поэтому могут быть использованы такие летучие жидкие углеводороды, как пропан, н-бутан, изобутан, гексан, н-пентан, 2-метилбутан, 1-пентен, бутен, 2-метил-2-бутен, циклобутан, циклопентан и циклогексан. Менее приемлемы галогенированные углеводороды, такие как винилхлорид, метилхлорид, метилбромид, дихлордифторметан, 1,1,1,2-тетрафторэтан, 1,1-дифторэтан и тому подобные, они могут применяться, тем не менее некоторые из них не пригодны из-за загрязнения окружающей среды. Подробный список жидких пропеллентов приведен в патенте US, 4381066.

В дополнение к летучим жидким углеводородным компонентам, описанным выше, пропеллент предпочтительно содержит диметиловый эфир (ДМЕ). Количество ДМЕ в пропелленте контролируется таким образом, чтобы летучий жидкий углеводород присутствовал в большем объемном количестве, чем ДМЕ. Например, летучий жидкий углеводород должен присутствовать в количестве (по объему) от 1-5: 1, предпочтительно 2: 1 летучий жидкий углеводород: ДМЕ соответственно.

Было найдено, что использование ДМЕ в пропелленте повышает скорость высыхания полученной пены. Пропеллент добавляют к вспениваемому составу в количестве 2-10 мас. % от общей массы состава. Предпочтительно пропеллент присутствует в количестве в около 4-6% мас. %.

Важным является подбор поверхностно-активного вещества. Поверхностно-активное вещество должно быть неионным, твердым, воскообразным, липофильным соединением, имеющим показатель HLB от около 3 до около 8, предпочтительно от около 3,5 до около 6. Эти поверхностно-активные вещества являются не растворимыми в воде и выбираются из эфиров жирных кислот (например, C₁₂ или выше), эфиров жирных спиртов и амидов жирных кислот.

Что касается эфиров жирных спиртов, то они включают алкоксилированные (предпочтительно Et-O-) жирные спирты.

Предварительные результаты показали, что эффективными являются следующие типы поверхностно-активных веществ:

этоксилированные жирные спирты

амиды жирных кислот

эфиры жирных кислот

В дополнение к перечисленным компонентам вспененные составы могут также содержать диспергатор/растворитель, такой как изопропанол для диспергирования поверхностно-активного вещества. Изопропанол также добавляют с целью высушивания пены, он также действует как сток теплового потока, когда твердое поверхностно-активное вещество плавят и смешивают в процессе приготовления вспененного состава.

Другие компоненты, включая наполнители, такие как оксид кремния, асбест, мел, диоксид титана, оксид цинка, силоксаны, различные пигменты, карбонат кальция и т. д. могут быть также необязательно добавлены. Этиленгликоль и другие антифризы могут быть добавлены в композицию. Могут быть также добавлены в композицию огнеустойчивые соединения. К ним относятся оксиды сурьмы, бромированные и хлорированные парафины, Al(OH)₃ и огнестойкие ароматические соединения. Все эти соединения названы здесь широко как "наполнители".

В дополнение составы могут включать необходимые водоотталкивающие соединения. В этой связи масса коммерчески доступных соединений может быть пригодной и использоваться в составах. Примерные водоотталкивающие соединения включают силоксаны, воски, катионные водоотталкивающие соединения. Предварительные результаты показывают, что катионные водоотталкивающие соединения обеспечивают усиленное водоотталкивание, не вызывая излишней усадки вспененных составов. Конкретно катионные амины, такие как четвертичные аммониевые соли, являются предпочтительными. Один из таких продуктов доступен под торговым наименованием Mackernium SDC-85 от фирмы McIntyre Group Ltd, University Park, Illinois. Этим продуктом является стеароилалконий хлорид в виде хлопьев.

Если используют железные контейнеры для хранения составов, то может быть желательным добавить небольшое количество ингибитора коррозии. Они также являются доступными из многих коммерческих источников. Примером таких ингибиторов коррозии являются соединения от фирмы Raybo Chemical Co. под торговой маркой "Raybo 60 No Rust".

Антимикробные агенты, такие как фунгициды, противоводорослевые и противогнилостные агенты и т. д. , также могут быть добавлены в композицию. Один из таких фунгицидов продается под торговым названием "Polyphase AF 1" от фирмы Troy Chemical.

Примерные композиции включают компоненты, приведенные в табл. А.

Обычно поверхностно-активные и водоотталкивающие вещества расплавляют и смешивают с диспергатором/растворителем. Полученную смесь в свою очередь смешивают с требуемой полимерной эмульсией или эмульсиями и затем добавляют желаемые наполняющие соединения, как это описано выше. Затем вводят загрузку пропеллента в количестве около 2-10 мас. %, что повышает давление внутри контейнера до около 10 psig (71 кПа) при комнатной температуре.

Примеры

Было просмотрено множество различных типов поверхностно-активных веществ, чтобы определить, какие из них могли бы иметь возможность при использовании образовывать стабильные вспененные уплотняющие и герметизирующие составы. Были проведены следующие отборочные опыты.

Приготовление выбранных составов.

Соответствующие поверхностно-активные вещества добавляли к изопропанолу и перемешивали. В тех случаях, когда поверхностно-активные вещества находились в твердом виде, их до смешивания расплавляли. После того как смесь была перемешана, к ней добавляли соответствующий полимерный латекс(ы). Около 340 г полученной эмульсии помещали затем в аэрозольный баллон вместе с жидкой пропеллентной смесью, включающей жидкий углеводородный пропеллент "А-70" (то есть пропан, н-бутан, изобутан) и диметиловый эфир (ДМЕ). Общее количество пропеллента составило около 4-6 мас. % от общей массы эмульсии и пропеллента. "А-70" присутствовал в количестве 2: 1 по объему, "А-70": ДМЕ соответственно.

Тест на расширение.

Выбранные составы были распылены из баллона в форме вспененных шаров. Был определен начальный вес каждого шара и его вес через 18-24 часов. Расширение (или сжатие) было измерено в соответствии с формулой



Увеличение объема порядка около 0,45 и выше считали приемлемым для прохождения отборочных тестов. Наиболее желательными являются значения расширения от 0,6 до 1,0 и выше, значения расширения около 1 и выше особенно предпочтительны.

Тест на мягкость

Через 40 часов после того, как были сформированы вспененные шары из приготовленных составов, использовали пенетрометр для измерения глубины проникновения иглы в каждый из опытных образцов. Глубина проникновения меньше, чем около 10 мм была признана приемлемой как отвечающая необходимым характеристикам твердости, желательной для уплотняющего и изолирующего материала.

Поглощение воды.

Перегородку из пены размером 1 дюйм (1 дюйм = 2,54 см) выдавливали наверх 1,5- дюймовой перегородки из хлопка в чаше емкостью восемь унций (1 унция = 28,35 г). Пену высушивали в течение 40 часов. Чашу помещали под проточную воду из водопроводного крана (80 мл/мин 10) примерно на минуту. После этого измеряли увеличение веса образца пена/чаша.

Отобранные тестируемые смеси.

Составы тестируемых смесей, если не указано иное, были следующими:

1. Поверхностно-активное вещество (ПАВ) 2 мас. %

2. Изопропиловый спирт (ИПС) 1,5 мас. %

3. Пленкообразующий полимер 60 мас. %

4. Вода Остальное

Пример 1. Составы, приведенные в таблице 1, считаются прошедшими отборочные тесты благодаря в первую очередь их способности образовывать стабильные вспененные шары и особенно из за удовлетворительных характеристик, около 0,45 и выше, в тестах на расширение. При использовании термина "устойчивый" имеется в виду, что пена, по существу, не разрушается при высушивании. То, что смеси-кандидаты прошли этот первичный отбор, абсолютно не означает, что они смогут применяться как коммерчески значимые продукты. После первоначального отбора продуктов были проведены дополнительные испытания для определения предпочтительного воплощения изобретения, которое описано ниже.

Смеси-кандидаты, прошедшие отборочные тесты, приведены в таблице 1.

Еще одна комбинация поверхностно-активных веществ, а именно Incroquat CR в количестве 5,5 мас. %, прошла отборочные тесты. Это поверхностно-активное вещество представляет собой смесь ПАВ, включающую спирт C₁₆OH и PEG (полиэтиленгликоль) (40), касторовое масло в комбинации со стеароилалконий хлоридом.

Смеси-кандидаты, не прошедшие отбор.

Смеси, включающие следующие поверхностно-активные вещества, считаются не прошедшими испытаний (таблица 2).

В соответствии с данными, приведенными выше, удачными оказались смеси, описанные в примерах 1-7. Все поверхностно-активные вещества, применяемые в этих смесях, являются не растворимыми в воде, твердыми, липофильными веществами, имеющими значения HLB около 3-8, предпочтительно 3,5-6. С химической точки зрения эти поверхностно-активные вещества являются представителями классов эфиров жирных кислот (C₁₂ и выше), эфиров жирных спиртов и жирных амидов. В некоторых случаях поверхностно-активные вещества, относящиеся к общим химическим классам и со значениями HLB, описанные в предварительном обсуждении, оказались неудачными в отборочных испытаниях. Кажется, что такие неудачи могут быть объяснены за счет стерических факторов, которые затрудняют правильное функционирование поверхностно-активного вещества на границе вода/масло во вспененных смесях. Вообще говоря, эти возникающие проблемы со стерическими затруднениями связаны с конформациями поверхностно-активных веществ, которые включают объемные заместители, такие как циклические структуры, триэфирные функциональные группы, расположение более, чем одной гликольной группировки между эфирными группами, а также эфиры глицерина.

Один из примерных составов включает сочетание трех различных не растворимых в воде, твердых, кристаллических поверхностно-активных веществ со значениями HLB между от около 2 до около 8. Эти поверхностно-активные вещества представляют собой:

Brij 52, Полиоксиэтилен(2 )цетиловый спирт; Т. пл. 86,0-93,2^oF,

Brij 72. Полиоксиэтилен(2 )стеариловый спирт; Т. пл. 105,8-113^oF,

Pegosperse 5ODS. Этиленгликоль дистеарат; Т. пл. 136,4-147,2^oF.

Кажется вероятным, что приведенные точки плавления поверхностно-активных веществ, входящих в смесь, увеличивают стабильность пузырьков пены в результате того, что поверхностно-активное вещество с самой низкой температурой плавления кристаллизуется последним, тогда как поверхностно-активное вещество с наибольшей температурой плавления кристаллизуется первым. Pegosperse 5ODS был добавлен для того, чтобы обеспечить образующейся пене твердость и устойчивость к воде, несмотря даже на то, что в случае, когда он использовался один в качестве поверхностно-активного вещества, устойчивой пены не получали (см. табл. 2).

Основываясь на имеющихся в настоящее время данных, предпочтительный для использования состав является следующим:

Смесь 1

Brij 52 - 1,0%

Brij 72 - 0,7%

Mackernium SDC-85 - 0,7%

Изопропанол - 4,0%

Этиленгликоль - 2,0%

Polyphase AF-1 - 0,2%

Rybo 60 No Rust - 1,25%

Полимер

а) стирол/акриловый сополимер; твердые вещества= 48,5%, Т_g103^oC.

Lucidene 370, доступный в Morton International

Содержание твердых веществ - 21,86%

б) поливинилацетат/этилен сополимер; твердые вещества= 72%, Т_g0^oC, Airflex 720 ВР, доступный в Air Products

Содержание твердых веществ - 32,45%

Вода - Остальное

Другие характерные (но не предпочтительные) составы являются следующими:

Смесь 2

Brij 52 - 1,0%

Brij 72 - 0,7%

Pegosperse 50DS - 0,7%

Изопропанол - 4,0%

Этиленгликоль - 2,0%

Полимер

а) стирол/акриловый сополимер; твердые вещества= 48,5%, Т_g103^oC.

Lucidene 370, доступный в Morton International

Содержание твердых веществ - 22,21%

б) поливинилацетат/этилен сополимер:

твердые вещества= 72%, Т_g0^oC, Airflex 720 В, доступный в Air Products

Содержание твердых веществ - 32,98%

Вода - Остальное 3. л, -

Смесь 3

Hetoxol этоксилированный (2) цетиловый спирт - 1,8%

Изопропанол - 4,0%

Этиленгликоль - 2,0%

Полимер

Стирол/акриловый сополимер - 22,36

Поливинилацетат/этилен сополимер - 33,19

Вода - Остальное

К этим эмульсиям добавляют, как описано выше, пропеллент (предпочтительно 2: 1 по объему А-70: ДМЕ соответственно в количестве около 4,95 мас. % от массы всех компонентов (включая пропеллент).

Так как заявитель не ограничен какой-либо специальной теорией процесса, кажется возможным, что твердое липофильное поверхностно-активное вещество покрывает летучий жидкий углеводородный пропеллент в процессе образования пены при выдавливании из баллона под давлением. Поверхностно-активное вещество при ценообразовании переходит из жидкой фазы в твердую фазу тогда, когда оно располагается на границе фаз вода/органика (масло). При таком расположении поверхностно-активное вещество функционирует как структурообразователь, поддерживающий пузырьки, образованные летучим жидким углеводородом, и окружает полимерную эмульсию. После испарения пропеллента и воды из эмульсии полимерные пузырьки стабилизируются воскообразным поверхностно-активным веществом и твердым полимером.

Пенообразующие составы согласно изобретению могут быть использованы, чтобы заполнить стыки, трещины, соединения, промежутки, или другие пространства в или между зданием или несущими элементами конструкции. Например, на фиг. 1, вспененный состав 100 применяют, чтобы заделать трещины 20, которые существуют между примыкающей стеной 22 структуры здания. Пенообразующий состав 100 подают к трещине из аэрозольного баллона 102 под давлением.

Подобным образом пенообразующие составы могут использоваться, чтобы обеспечить изоляцию в строительной промышленности. Как показано на фиг. 2, состав применяют во вспененной форме между стеной и конструкционными элементами 222, 224. В данном случае пенообразующий состав подают через сопло с широким выходным отверстием, обозначенным 226, из увеличенной герметичной емкости 230, находящейся под давлением, которая может быть удобно расположена на спине рабочего. Таким образом, пены согласно настоящему изобретению могут применять для обеспечения тепловой изоляции, звуковой изоляции или в качестве гидроизолирующего слоя.

Составы по данному изобретению могут быть применены с помощью подходящих инструментов в соответствии с требованиями обрабатываемой поверхности. Как показано на фиг. 3, вспененный состав 100 по изобретению используют как материал для наложения заплаты, чтобы заполнить впадины или отверстия в поверхности стены 320. Пользователь просто наносит массу или ком состава 100 в заполняемую впадину и разглаживает состав инструментом 322. После разглаживания вспененного состава обеспечивается гладкая поверхность.

Как показано на фиг. 4, пенообразующий состав может быть также использован, чтобы обеспечить создание искусственного ландшафта 404 для различных целей, таких как хобби и ремесленничество.

В данном случае вспененный состав наносят и формируют в необходимую искусственную почву(ландшафт) 404, что обеспечивает место закрепления или средство для поддержки множества цветов 402. Хотя искусственная почва (ландшафт) 404 показывается здесь в сочетании с цветами и для обеспечения поддержки цветов 402, вспененные составы могут быть использованы, чтобы обеспечить подобные почвы (ландшафты) или фон для композиций с множеством других применений для ремесленничества или предметов хобби.

На фиг. 5 показан фон сцены 502, сформированный из вспененного состава по данному изобретению, который используются, чтобы изготовить запланированную искусственную топографическую модель железной дороги.

Латексные полимерные вспененные составы по данному изобретению имеют естественный спрос на рынке товаров для ремесленничества благодаря удобству и безопасности вспененных материалов на водной основе. Рынок игрушек для этой технологии вспененных материалов привлекателен по тем же самым причинам. Технология вспененных латексных полимеров имеет применение в производстве автомобилей и индустриального оборудования для получения изолирующих уплотняющих прокладок или клеевых материалов. Другие промышленные приложения могут включать использование открыто-ячеистых вспененных материалов для обработки сточных вод, устройств для фильтрации, анионо/катионообменных смол и сред для роста микроорганизмов. Медицинские приложения могли бы включать исследование открыто-ячеистых пенообразующих материалов для выращивания тканей или биомедицинских имплантантов и стабилизации биологических макромолекул, таких как белки, целлюлозы и полисахариды в пенообразующих продуктах.

Вспененные материалы согласно настоящему изобретению могут быть использованы в качестве материалов для инкапсулирования или покрытия оболочкой токсичных и других опасных материалов. Например, асбестсодержащие элементы зданий, такие как стены, крыши и пол, могут быть просто покрыты пенообразующими составами. После сушки покрытые таким образом элементы конструкций проявили бы пониженное выделение в воздух загрязнений. Возможно вспененные материалы могли бы даже быть использованы для изоляции радиоактивных материалов инкапсулированием.

Как было предварительно отмечено, латексные вспененные составы по данному изобретению могут быть использованы в качестве пеносодержащих изолирующих уплотнителей, текстурированных потолков, безусадочных уплотнителей, текстурируемых материалов для заплат, штукатурных отделочных материалов, белого клея, конструкционных клеевых материалов, шпаклевок и очищающих средств для рук. Имеется несметное число других потенциальных возможностей для использования этих составов. Следующие применения приведены как возможные:

1) Применение для заполнения трещин

2) Компонент пленки для древесных плит/продуктов, вытесняющих грязь

3) Компонент герметика для заделки выбоин в дорожном покрытии

4) Компонент вспененных репеллентов от насекомых

5) Компонент в огнеупорных и противодымных продуктах

6) Изолирующий уплотнитель труб

7) Замазка для маляров

8) Компонент в материале для вспененных прокладок

9) Компонент в звукопоглотителе

10) Компонент в клеевом жидком строительном растворе

11) Компонент, временно наносимый на поверхность с целью ее выравнивания

12) Компонент пены для выравнивания, заполнения пустот и адгезивов.

13) Компонент в заменителе для белых клеев

14) Компонент в уплотняющих замазках насосных систем

15) Компонент в гидроизолирующем слое

Многие из этих составов пригодны для применения в качестве уплотнителей, хорошо подходящих для рынка, связанного с производством жилья. Другие материалы, такие как материалы для заплат и ремонта, лучше подходят для удобного "не требующего распылителя" аэрозольного баллона.

В отличие от конкурирующих пенополиуретановых материалов составы, вспенивающиеся немедленно, не содержат изоцианатов, которые раздражающе действуют на кожу и дыхательные пути. (Однажды попав под их воздействие, при контакте с изоцианатами могут наступить нарушения дыхания). Составы немедленного вспенивания не будут постоянно прилипать к коже и могут быть легко удалены мытьем в воде. Полиуретан требует опасного легковоспламеняемого растворителя для его удаления.

Составы по данному изобретению легко контролировать в процессе применения. Они удобны в работе, пластичны и могут быть использованы повторно, что исключает образование отходов полиуретановых пенообразующих материалов. Более того, вспененные составы могут быть окрашены любыми красками. Краски на масляной основе (включая фактически все распыляемые краски) растворяют полиуретановые пенообразные материалы. Немедленно вспенивающиеся составы не требуют окрашивания при наружном использовании, так как они являются устойчивыми к ультрафиолетовому излучению. Они остаются белыми, не приобретают окраску и не разлагаются как полиуретановые пенообразующие материалы. Составы не проявляют гидравлического эффекта, вызывающего сморщивание или разрушение структуры.