Композиция клеящей пены - RU2573020C2

Описание

Изобретение касается композиции клеящей пены для склеивания минеральных материалов, в частности камней (для кладки стен), причем композиция после применения в определенный промежуток времени опадает, не растекаясь. Композиция включает изоционатсодержащий форполимер, смесь пропеллентов, катализатор, а также регулирующие вязкость и/или огнестойкие добавки.

Композиции пены на основе изоционатсодержащих форполимеров многократно используются для производства монтажных пен в строительстве. Они основаны на свойствах изоционатсодержащих форполимеров затвердевать до твердой пены и связывать строительные элементы друг с другом, когда они с помощью вспенивающего агента выпускаются из анероида и вносятся в швы между строительными элементами. Подобные композиции пены отличаются хорошим прилипанием к большому числу подложек, но при этом их клеящие свойства не оптимизированы. Клеящие свойства частично основаны на простой адгезии, но к тому же также на способности композиции пены реактивно связываться с подложками, которые располагают активированными атомами водорода. Для строительных материалов минерального или биологического происхождения это является частым случаем.

Подобные композиции пены известны в качестве однокомпонентных систем (1К), а также в качестве двухкомпонентных систем (2К). У однокомпонентных систем отверждение происходит с помощью влаги, содержащейся в окружающей среде, возможно также с помощью дополнительно добавленной воды. 2К-системы нуждаются во втором компоненте, который, как правило, содержится в форме отдельного сшивающего агента в анероиде и требует активирования с помощью потребителя.

Композиции клеящей пены согласно изобретению используют этот принцип, причем в первую очередь речь идет о 1К-системе в анероиде. Эти композиции клеящей пены являются оптимизированными относительно их цели применения и их клеящих свойств.

Композиции пены, известные в качестве монтажных пен, таким образом, оказались также принципиально пригодны для склеивания минеральных строительных материалов, в частности камней. Под камнями понимают как природные камни, так и классические строительные элементы, например, кирпич, силикатный кирпич, бетонные блоки и тому подобное. В частности, имеют в виду также пустотелые блоки и фасонный кирпич с пустыми ячейками.

Но именно при склеивании кирпичей, которые имеют сквозные пустоты, использование пены является проблематичным. Это происходит потому, что при нанесении слоя клея на связываемую поверхность кирпича пустоты оказывают влияние на распределение клея в большинстве случаев таким образом, что клей, если он нанесен на кирпич в виде «бороздки» (Raupe), при наложении накладного кирпича преимущественно проникает в пустые ячейки. Тогда эта часть клея не способствует склеиванию кирпичей. Наряду с этим дальние части кирпича остаются несмоченными (клеем), так что они также не обладают клеевым соединением. Это наносит ущерб прочности клеевого соединения. Наконец, расходы клеящей пены также слишком высоки, так что следует считаться с подобными потерями в пустые ячейки кирпича.

Использование распыляемых клеев также не в состоянии решить эту проблему. Распыляемый клей попадает или просачивается по большей части в пустые ячейки камня, если он наносится на плоскость.

Наконец, имеется возможность наносить клеящую пену таким образом, что она растекается при потере формы «бороздки». Но такое растекание также ведет к тому, что значительное количество клея просачивается в ячейки.

Применение клеящей пены для изготовления каменной [кирпичной] кладки известно, например, из международной заявки WO 2004/079116. В описанном там способе употребляют традиционные полиуретановые монтажные пены, которые распределяются посредством давления прилегающего камня и при этом, по меньшей мере, частично также заполняют ячейки в фасонном кирпиче. Там это желательно, потому что тем самым наблюдается изолирующее действие, но это приводит к значительным дополнительным расходам.

Из международной заявки WO 2008/031791 известен способ склеивания, среди прочего, камней, при котором полиуретановую клеящую пену, содержащую антивспенивающее средство, наносят на подвергаемую склеиванию поверхность в форме «бороздки», которая затем в течение определенного времени оседает и приводит к склеиванию камней. Для того чтобы вызывать быстрое склеивание, необходим ускоритель, который состоит, например, из воды, полиола и катализатора.

Недостатком этой клеящей пены является необходимость добавлять ускоритель, чтобы достигнуть желательных клеящих свойств. Это требует дополнительных стадий работы, материалов, времени и расходов. Далее, образующийся слой клея мало пригоден для склеивания пористых материалов, так как он или не проникает в поры строительного материала или проникает очень мало. Это уменьшает поверхность контакта.

В соответствии с этим задача изобретения состоит в том, чтобы создать композицию клеящей пены, которая после нанесения оседает в определенный промежуток времени, не растекаясь при этом, которая может быть получена экономически целесообразно и которая может быть целенаправленно нанесена на пустотелый камень так, что она покрывает желобки и поверхности этого камня, не втекая в большом объеме в полые ячейки или не скапливаясь в них. Композиция клеящей пены должна обходиться без ускоряющей отверждение добавки и приводить к долговечному, огнестойкому и безопасному склеиванию камней. В частности, она должна быть пригодна с помощью пригодного аппликатора целенаправленно наноситься на подвергаемые склеиванию поверхности.

Эту задачу решают с помощью композиции клеящей пены вышеупомянутого рода, содержащей по меньшей мере один агент, раскрывающий ячейки в количестве 0,002-1 вес.% в расчете на всю композицию, а также простой диметиловый эфир в количестве более 50 вес.% в расчете на смесь пропеллентов.

Композиция клеящей пены согласно изобретению в своей большей части происходит от традиционных композиций для монтажных пен, но не имеет в своем распоряжении их свойства образовывать стабильную и прочную пену. Жесткость монтажной пены на практике проистекает из правильно подобранной смеси присадок, которые регулируют свойства ячеек, в частности устойчивость ячеек.

Как правило, композиция клеящей пены согласно изобретению не содержит стабилизаторов ячеек. Но отказ от стабилизаторов ячеек сам по себе еще не достаточен для того, чтобы предоставить клеящую пену, пригодную для склеивания минеральных материалов в контексте изобретения. Существенным является правильное согласование компонентов изоционатсодержащего форполимера со смесью пропеллентов и другими добавками, в частности агентом, раскрывающим ячейки.

В качестве изоционатсодержащего форполимера имеют в виду, например, форполимер на основе MDI (дифенилметандиизоцианата) и типичного простого полиэфирполиола. В известном способе в форполимер могут быть включены не поддерживающие горение простые полиэфирполиолы, например галогенированные полиэфирполиолы.

Другие изоционатсодержащие форполимеры, известные из технологии монтажных пен, также могут быть использованы. В качестве исходных изоцианатов могут быть названы TDI (толуилендиизоцианат), HDI (гексаметилендиизоцианат), IPDI (изофорондиизоцианат) и другие известные из литературы и практики полиизоцианаты. Помимо общепринятых простых полиэфирполиолов также могут быть использованы общепринятые сложные полиэфирполиолы.

При этом композиция по изобретению в типичном случае содержит 10-15 вес. % свободного изоцианата в форполимере.

Согласно изобретению используют смесь пропеллентов, которая в большей части состоит из простого диметилового эфира. Наряду с этим могут присутствовать другие компоненты, например пропан и/или бутан. Содержание простого диметилового эфира в смеси пропеллентов составляет более 50 вес. %, в особенности 60-90 вес.%, и особенно предпочтительно 70-85 вес.%.

Высокое содержание простого диметилового эфира в смеси пропеллентов является существенным для изобретения. Простой диметиловый эфир может пластифицировать структуру ячеек первично образующейся пены и тем самым лишать пену ее твердости. В соединении с агентом, раскрывающим ячейки, простой диметиловый эфир существенно содействует быстрому коллапсу пены. Так как он испаряется непосредственно после высвобождения, он действует не как растворитель; опавшая пена остается на месте ее нанесения твердо прилипшей, не растекаясь. Опавшие «бороздки» пены также еще сохраняют структуру пены.

Композиция клеящей пены содержит общепринятые катализаторы, которые требуются, с одной стороны, для получения компонентов форполимеров и, с другой стороны, также для дальнейшего отверждения и реагирования с влажностью воздуха после нанесения «бороздки» пены. Примерами таких катализаторов являются таковые на основе аминов или солей металлов, например DMDEE (простой 2,2'-диморфолинодиэтиловый эфир) или карбоксилат цинка.

Существенно, что композиция согласно изобретению содержит агент, раскрывающий ячейки в количестве 0,002-1 вес.% в расчете на всю композицию. В качестве агента, раскрывающего ячейки, имеют в виду, в частности, силиконовое масло и жидкий полибутадиен. Могут также быть использованы смеси из полибутадиена и силиконового масла. Антивспениватель (пеногаситель) не требуется и не используется.

Предпочтительно композиция клеящей пены согласно изобретению содержит агент, раскрывающий ячейки в количестве 0,01-0,5 вес.%. Если в качестве агента, раскрывающего ячейки, используют силиконовое масло, в целом достаточно 0,002-0,02 вес.%. Жидкий полибутадиен в целом требуется в количестве 0,01-0,1 вес.%. Жидкий полибутадиен сам по себе известен как добавка к монтажным пенам. Как правило, жидкий полибутадиен вызывает раскрытие ячеек, но при этом не страдает твердость пены. Фактически полибутадиен пригоден для того, чтобы раскрывать ячейки, образованные в пене, не причиняя вреда прочности стенок ячеек. Поскольку добавка полибутадиена в традиционной монтажной пене вызывает раскрытие ячеек при недопущении усадки «пучка» пены (Schaumstrang), то пена является размеростойкой. Соответствующим образом действует силиконовое масло.

Согласно изобретению это не случайно. Предположительно, добавка агента, раскрывающего ячейки, в соединении с высоким содержанием простого диметилового эфира ведет к размягчению стенок ячеек и тем самым к опадению пены.

Вклад в это может привнести также использование регулятора вязкости, например, в форме трис-монохлорпропилфосфата (TMCP). Одновременно TMCP обладает огнестойким действием. Такую добавку, регулирующую вязкость, добавляют, например, в количестве 5-15 вес.% (веса) композиции, в частности в форме TMCP. Другими пригодными регуляторами вязкости являются хлорпарафины и общепринятые фосфаты.

Регуляторы вязкости частично функционируют в качестве огнезащитных средств. Могут быть добавлены и другие огнезащитные средства, также таковые с двойными функциями, в частности в качестве огнезащитных средств, вошедших в структуру форполимера, как, например, галогенированные простые полиэфирполиолы. Речь идет и об известных продуктах. Такие дополнительные огнезащитные средства как правило добавляют в количестве 4-12 вес.% в расчете на всю композицию.

Композиция клеящей пены согласно изобретению находится, в частности, в 1К- анероидных коробках, из которых она может быть извлечена с помощью пригодного аппликатора или пистолета (для пены). Композиция покидает анероидную коробку соответственно посредством аппликатора/пистолета в форме «бороздки» пены, которая в определенное время опадает, не растекаясь. В частности, время составляет 30 с, в течение которого «бороздка» пены имеет подходящую консистенцию для склеивания строительных материалов, чтобы соединять друг с другом участвующие строительные материалы с высотой швов не более 1 мм. Но, разумеется, что композиция согласно изобретению также может быть использована в виде 2К-систем, причем в качестве второго компонента может быть использован традиционный сшивающий агент. Также возможны 1,5К-системы.

В качестве агента, раскрывающего ячейки согласно изобретению, имеют в виду, например, Lithene^R N4-5000 или N4-9000, продукты фирмы Synthomer. При этом речь идет о нефункциональных жидких полибутадиенах, которые используются также для получения твердых полиуретановых пен. Другими пригодными продуктами являются Tegiloxan^R 50 или 100, продукты фирмы Goldschmidt, которые в частности используются вместе с жидким полибутадиеном. При этом речь идет об общепринятых силиконовых маслах.

В целом «бороздка» пены, полученная согласно изобретению, опадает за время менее 30 с вплоть до 120 с. При этом поверхность контакта с подложкой в основном остается неизменной, т.е. пена не растекается. Пена сама проявляет свое клеящее действие непосредственно после нанесения и приводит к прочному соединению самое позднее через 10 мин. Окончательное отверждение достигается примерно через 12 часов.

Слой клея, полученный способом согласно изобретению, после опадения «бороздки» пены в общем имеет толщину около 0,5-10 мм, в частности около 1-5 мм. Толщина слоя зависит от вида, скорости и расстояния выгружаемого материала (пены). Оптимальное склеивание достигается только с толщиной слоя менее 1 мм.

Хотя при склеивании «бороздка» пены опадает, но впредь сохраняет структуру пены. Это способствует проникновению клеящей пены в пористую структуру подвергаемых склеиванию камней и приводит к прочному склеиванию. При этом помогает вес камня, накладываемого на «бороздку» пены, что, как правило, создает предпосылки для клеевого слоя 1 мм или менее. Объем «бороздки» пены также пригоден для того, чтобы выравнивать неровности поверхности камня.

Композиция клеящей пены согласно изобретению в частности пригодна для нанесения на адаптер, с помощью которого параллельно выпускают несколько бороздок на соответствующий ряд камней.

С изобретением можно познакомиться ближе с помощью нижеследующих примеров. Композиции клеящей пены согласно изобретению были составлены из следующих компонентов:

Все данные приведены в граммах, NCO-содержание форполимера дано в вес.%.

Композицию клеящей пены получают стандартным видом и способом и загружают в анероидные коробки. Пример 1 представляет собой клеящую пену, стабилизированную стабилизатором пены Tegostab^RB8870. Пример 3 не содержит ни агента, раскрывающего ячейки, ни стабилизатора пены. Примеры 2 и 4 содержат жидкий полибутадиен в качестве агента, раскрывающего ячейки, примеры 4 и 5 в качестве агента, раскрывающего ячейки, содержат силиконовое масло.

На практике оказалось, что композиция по примеру 1 дала твердую, стабильную «бороздку» пены, которая была не пригодна для целей склеивания согласно изобретению.

Композиция по примеру 2 дала «бороздку» пены, которая примерно через 40 с сильно подверглась усадке, однако после этого структура «бороздки» оставалась той же, что и перед ней. Поверхность контакта сильно уменьшилась, что однако не препятствовало практической полезности.

Композиция по примеру 3 привела к «бороздке» пены, которая примерно через 50 с достигла своей окончательной структуры, однако показала недостаточную усадку.

Композиция по примеру 4 показала быстрое осаждение, проявила пригодность в качестве клеящей пены приблизительно через 40 с. «Бороздка» пены осела с образованием пузырчатой пленки с примерно ровной поверхностью контакта на камне.

Композиция по примеру 5 вела себя подобно композиции по примеру 4 и образовывала пузырчатую пленку клея приблизительно через 30 с.

Все композиции имели желаемую силу сцепления, также тогда, когда они не характеризовались желаемым поведением. Примеры 2,4 и 5 показали лучшие клеящие свойства.

Реферат

Изобретение касается композиции клеящей пены для склеивания минеральных материалов, в частности строительных кирпичей, где композиция после применения опадает, не растекаясь, в определенный промежуток времени, составляющий от менее 30 с и вплоть до 120 с. Композиция включает изоцианатсодержащий форполимер, смесь пропеллентов, катализатор, а также регулирующие вязкость и огнестойкие добавки. При этом она содержит по меньшей мере один агент, раскрывающий ячейки, в количестве 0,002-1 вес.% в расчете на всю композицию и 10-15 вес.% свободного изоцианата в форполимере. Смесь пропеллентов содержит простой диметиловый эфир в количестве более 50 вес.% в расчете на смесь пропеллентов, а также пропан и/или бутан. Композиция пены обходится без ускоряющей отверждение добавки и приводит к долговечному, огнестойкому и безопасному склеиванию камней. 11 з.п. ф-лы, 1 табл., 5 пр.

Формула