DE69808283T2

DE69808283T2 - Epoxyenthaltende schaumzusammensetzungen und dessen verwendung

Info

Publication number: DE69808283T2
Application number: DE69808283T
Authority: DE
Inventors: T. Pachl; Donald Taylor
Original assignee: Denovus LLC
Current assignee: Denovus LLC
Priority date: 1997-05-21
Filing date: 1998-05-20
Publication date: 2003-07-31
Anticipated expiration: 2018-05-21
Also published as: DE69808283D1; WO1998052997A1; EP0983312A1; AU740660B2; ES2184264T3; EP0983312B1; AU7584098A; CA2290423A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Zusammensetzungen, deren Präkursoren und Verfahren zur Verwendung der Präkursoren zur Herstellung von Schaumstoff und schaumstoffhaltigen Artikeln.
Schaumstoffe kommen in einem weiten Bereich kommerzieller Anwendungen zum Einsatz, die neben anderen Anwendungen, welche Wärme- und Schalldämmung erfordern, den Fahrzeugbau einschließen. In der Automobilindustrie werden Schaumstoffe typischerweise in situ gebildet und können dazu verwendet werden, Hohlräume wie Pfosten und Kipphebelverkleidungen zu füllen und Schallübertragung zu dämpfen. In-situ- Schaumstoffbildung erfolgt typischerweise durch Verwendung eines Polyurethanschaums beruhend auf Isocyanatchemie. Von bestimmten Polyurethanschaumkomponenten und deren Nebenprodukten wird angenommen, dass sie in unerwünschter Weise die Umwelt belasten. Folglich besteht auf diesem Gebiet ein Bedarf an Tieftemperatur-Schaumstoff, der kostengünstig und im wesentlichen frei von unerwünschten Stoffen ist.
EP-0 012 593 beschreibt ein geschäumtes phenolisches Material, das durch Reaktion eines Gemisches, welches ein Phenolharz und ein Epoxidharz enthält, gewonnen wird. Die Reaktion wird in Gegenwart eines Schäum- oder Treibmittels, eines Katalysators, eines Verstärkers, wenigstens eines Füllstoffs und wahlweise eines grenzflächenaktiven Stoffs durchgeführt. GB 1 485 995 beschreibt ein geschäumtes Material, das durch Reaktion eines oder mehrerer Furanharze mit anderen Harzen wie Epoxidharzen in Gegenwart von Phosphorsäure oder eines Derivats davon gebildet wird.
Die vorliegende Erfindung löst Probleme im Zusammenhang mit herkömmlichen Schaumstoff-Formulierungen durch Bereitstellen von Schaumstoffzusammensetzungen und zugehörigen Präkursoren, wie sie in den Ansprüchen definiert sind, die nicht auf Polyurethan oder Isocyanatchemie beruhen. Durch die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen und deren Präkursoren wird die Anwesenheit von herkömmlichen unerwünschten Verbindungen und deren Nebenprodukten reduziert, wenn nicht sogar vermieden, während zugleich die mit herkömmlichen Schaumstoffen verbundenen Nutzen, z. B. Schalldämpfung, gewährt werden. Die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen können polyurethan- und/oder isocyanatfrei sein. Mit "frei" ist gemeint, dass die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen von oder nachdem Schäumen weniger als etwa 10 Gew.-% und in den meisten Fällen 0 Gew.-% Polyurethan und/oder Isocyanurate, Isocyanat enthalten. Während die Anwesenheit solcher Verbindungen die nachstehend ausführlicher beschriebene Reaktion nicht beeinträchtigt, können diese Stoffe durch Verwendung der erfindungsgemäßen Formulierungen vermieden werden. Die vorliegende Erfindung stellt daher einen Schaumstoff bereit, der mit oder anstelle von Schaumstoffen und schaumbildenden Systemen auf Urethan/Isocyanat-Basis verwendet werden kann.
Eine Erscheinungsform der Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren, wie es in den Ansprüchen definiert wird, bei dem die Präkursoren der Zusammensetzung unter Umgebungsbedingungen in Kontakt und dann zur Reaktion gebracht werden, um einen Schaumstoff zu erzeugen. Diese Reaktion erzeugt eine relativ große Wärmeabgabe. Es zeigte sich, dass die Wärmeabgabe bzw. die durch die Kontaktreaktion freigesetzte Wärme ausreichte, um ein endothermes Treibmittel zu aktivieren und somit praktisch sofort einen Schaum zu erzeugen. Überdies kann die exotherme Reaktion bewirken, dass ein Treibmittel, das zum Beispiel in thermoplastischen Pulvern eingeschlossen ist, expandiert und dadurch einen Schaum bildet.
Eine weitere Erscheinungsform der Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren der räumlichen Eingrenzung des Schaumstoffes während der Expansion durch Expandieren des Schaumes in einem Eingrenzungs- oder Kontrollmittel. Das Kontrollmittel dämmt den expandierenden Schaum ein und bestimmt die Richtung der Expansion. Obschon ein beliebiges geeignetes Kontrollmittel verwendet werden kann, ist ein polymerer Beutel oder Sack wünschenswert. Der polymere Beutel kann aus einer praktisch unbegrenzten Reihe von Materialien hergestellt sein und in beliebiger Form gestaltet sein.
Der erfindungsgemäße Schaumstoff kann in einem weiten Bereich von Endanwendungen eingesetzt werden. Beispiele für solche Anwendungen schließen unter anderem Wärmeisolierung wie Kühlung, Spritzisolierung oder starre Isolierung für Wände, meerwasserbeständige Schaumstoffe, Durchlauferhitzer und Schalldämpfer für Kraftfahrzeuge ein.
Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung steht in Bezug zur internationalen PCT-Veröffentlichung Nr. WO 98/53008, die gleichzeitig hiermit im Namen von Jeffrey Pachl et al. eingereicht wurde und den Titel "Curable Sealant Composition" trägt.
Fig. 1 ist eine graphische Darstellung der Reaktionsgeschwindigkeit und - temperatur des Schaums als Funktion der Säureprozent.
Fig. 2A und 2B sind schematische Zeichnungen von Anordnungen, die zur Abgabe des erfindungsgemäßen Schaums in einen eingegrenzten Hohlraum oder Bereich verwendet werden können.
Die erfindungsgemäße Schaumstoffzusammensetzung wird aus Schaumstoff-Präkursoren, wie sie in den Ansprüchen definiert sind, gewonnen. Der Präkursor umfasst neben anderen Komponenten wenigstens eine Verbindung mit Epoxidfunktionalität, wenigstens einen Träger, z. B. ein Polyol, wenigstens einen Wasserstoffdonor wie eine Säure, z. B. Phosphorsäure, oder einen Katalysator wie einen Photoinitiator, wahlweise wenigstens ein Modifiziermittel wie einen thermoplastischen Kunststoff und wenigstens ein Expansions- oder Treibmittel. Der oder die Schaumstoff-Präkursor(en) können ein Zweikomponentensystem (eine sogenannte A- und B-Seite), die in Kontakt gebracht werden, um einen Schaumstoff zu erzeugen, oder ein Einphasensystem umfassen, das als Reaktion auf eine Energiequelle, neben anderen Energiequellen z. B. Wärme, UV-Licht, aktiviert wird. Wenn ein Zweikomponentensystem verwendet wird, sind das Epoxid und die Säurequelle getrennt. Eine exotherme Reaktion zwischen dem Epoxid und dem Wasserstoffdonor oder der Säure aktiviert das Treibmittel und erzeugt dadurch einen Schaum.
Die epoxyfunktionelle Verbindung macht 30 bis 50 Gew.-% des Präkursors aus. Beispiele für geeignete epoxyfunktionelle Verbindungen umfassen wenigstens eine Komponente aus der Gruppe, bestehend unter anderem aus Bisphenol-A-Epoxidharz, epoxidmodifizierten Elastomeren, epoxidmodifiziertem Polybuten, epoxidmodifiziertem Polybutadien, epoxidmodifiziertem Ethylen- Propylen-Dien-Kautschuk (EPDM), cycloaliphatischem Epoxidharz und Mischungen davon. Wenn ein Zweikomponentensystem verwendet wird, befindet sich die epoxyfunktionelle Verbindung auf der A-Seite oder wird anderweitig an der Reaktion mit der Säure gehindert, z. B. wird das Epoxid von einer Säurequelle getrennt.
Die Dichte, Feuchtigkeits- und Temperaturbeständigkeit kann neben anderen physikalischen Eigenschaften des Schaumstoff-Endprodukts durch Zusetzen eines Thermoplasts, Duroplasts, Plasts oder eines Harzes zur epoxyfunktionellen Verbindung modifiziert oder zugeschnitten werden. Sämtliche Materialien einschließlich Trägem, Füllstoffen, Viskositätsreglern etc., die in die Schaumstoff-Endzusammensetzung eingebracht werden, dienen als Modifiziermittel. Obschon ein beliebiges geeignetes Modifiziermittel verwendet werden kann, umfassen Beispiele für solche Stoffe wenigstens eine Komponente, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend unter anderem aus Ethylen-Vinylacetat- Copolymer, Ethylen-Propylen-Kautschuk, Phenoxyharz, Phenolharz, pulverisiertem Wachs, pulverisierter epoxyfunktioneller Verbindung. Dem Epoxid können 1 bis 10 Gew.-% Modifiziermittel zugesetzt werden, z. B. etwa 2 Gew.-% des Präkursors. Das Modifiziermittel wird gewöhnlich ein Pulver mit einer Partikelgröße von weniger als etwa 20 Mikrometern und einem Schmelzpunkt von 200 bis 270ºC umfassen. Das Modifiziermittel wird flüssig werden und normalerweise schmelzen, wenn es der exothermen Reaktionstemperatur ausgesetzt ist. Bei Verwendung eines Zweikomponenten-Präkursorsystems werden diese Substanzen üblicherweise mit der epoxyfunktionellen Verbindung oder der A-Seite kombiniert.
Der Träger macht gewöhnlich 20 bis 40 Gew.-% des Präkursors aus, z. B. meistens etwa 30 Gew.-%. Der Träger dient dazu, unter anderem eine Säure, ein Treibmittel, einen Katalysator oder Mischungen davon für den Kontakt mit der epoxyfunktionellen Verbindung zu liefern. Ein Träger dient außerdem als Modifiziermittel, insofern als der Träger in den End-Schaumstoff eingebaut wird und die physikalischen Eigenschaften des Schaumstoffs modifiziert. Beispiele für geeignete Träger umfassen wenigstens eine Komponente, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Polyesterpolyolen, Polyvinylalkohol, Wasser, anderen Trägern, die vorzugsweise mit der epoxyfunktionellen Verbindung mischbar sind, und Mischungen davon. Bei Verwendung eines Zweikomponenten-Präkursorsystems werden dieser Trägerstoffe der sauren Seite oder "B"-seitigen Komponente des Schaumstoff-Präkursors zugesetzt.
Der Wasserstoffdonor, z. B. Säure oder Photoinitiator, liefert eine Quelle für H+, das an einer exothermen Reaktion mit einer epoxyfunktionellen Verbindung beteiligt ist. Der Wasserstoffdonor oder die Säure machen gewöhnlich 20 bis 30 Gew.-% des Präkursors aus, z. B. 5% bis 20% des Präkursorteils B. Beispiele für geeignete Donoren können Lewis-Säuren umfassen wie beispielsweise wenigstens eine Komponente, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend unter anderem aus Sulfonsäuren, Phosphorsäure, Citronensäure, Carbonsäure, Tannin und Oxalsäuren und Mischungen davon. Besonders wünschenswerte Ergebnisse sind durch Verwendung von Sulfon- und/oder Phosphorsäuren erzielt worden. Bei Verwendung eines Zweikomponenten-Präkursorsystems entspricht die Säure der B-Seite des Schaumstoff-Präkursors. Falls gewünscht, kann die Säure eine Säure umfassen, die funktionell dem von einem UV-Photoinitiator freigesetzten Wasserstoffdonor gleichkommt, z. B. einen Teil des Photoinitiators mit seiner entsprechenden Säure ersetzen. Das heißt, ein Photoinitiator ist ein Präkursor für einen Wasserstoffdonor, insofern als der Photoinitiator bei Aktivierung H+ liefert.
Bei einer Erscheinungsform der Erfindung umfasst der Wasserstoffdonor einen Photoinitiator, der aktiv wird, wenn er einer Energiequelle ausgesetzt ist. Obschon ein beliebiger geeigneter Wasserstoffdonor/Photoinitiator verwendet werden kann, umfasst ein Beispiel für einen geeigneten Photoinitiator einen UV- Katalysator wie UVI 6974 (Union Carbide), der ausführlicher in der vorerwähnten gleichzeitig anhängigen und gemeinsam übertragenen internationalen PCT- Veröffentlichung Nr. WO 98/53008 beschrieben ist. Wenn solch ein Wasserstoffdonor eingesetzt wird, können die Schaumstoff-Präkursoren in einem Einphasensystem verwendet werden. Zum Beispiel kann ein solches Einphasensystem abgegeben und einer UV-Lichtquelle ausgesetzt werden, die bewirkt, dass der UV-Katalysator eine Säure erzeugt und dadurch das Ablaufen einer epoxyfunktionell-basierten Reaktion ermöglicht. Die von der exothermen Epoxidreaktion freigesetzte Wärme aktiviert wiederum ein Expansions- oder Treibmittel, z. B. einen Kohlenwasserstoff, der in einen thermoplastischen Kunststoff eingekapselt ist, wodurch ein Schaum erzeugt wird. Während ein beliebiges geeignetes Einphasen- oder Zweiphasensystem verwendet werden kann, erzeugt ein Einphasensystem gewöhnlich einen Schaum, der verglichen mit einem Zweiphasensystem dünn ist.
Bei einer anderen Erscheinungsform der Erfindung umfasst das Modifiziermittel einen thermoplastischen Kunststoff. Das thermoplastische Modifiziermittel des Schaumstoff-Präkursors kann wenigstens eine Komponente, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Polyacrylnitril, Polyethylen, Phenolharz, Wachs, EVA, Polypropylen, GMA, säuremodifiziertem Polyethylen, Polybutadien, modifizierten Polyethylengemischen (wie Bynel®, geliefert von der Firma DuPont), SIS-Block-Copolymeren (wie Katron®, geliefert von Shell Chemical), anderen thermoplastischen Materialien, die in einem Schaumstoff- Präkursor dispergiert werden können und einen Schmelzpunkt unterhalb der vorerwähnten exothermen Reaktion aufweisen, und Mischungen davon, umfassen. Gewöhnlich wird das thermoplastische Modifiziermittel des Präkursors 10% bis 15 Gew.-% des Präkursors ausmachen. Der Thermoplast kann jede gewünschte Gestalt oder Partikelgröße besitzen. In einigen Fällen kann der Thermoplast einen Film oder eine Haut auf einer äußeren Oberfläche des Schaums bilden und dadurch die Widerstandsfähigkeit des Schaumstoffs gegen Flüssigkeiten, neben anderen Flüssigkeiten z. B. Wasser oder Benzin, verbessern.
Bei einer besonders nützlichen Erscheinungsform der Erfindung wird ein Treibmittel mit einem thermoplastischen Partikel oder Pulver kombiniert oder darin eingekapselt, z. B. ein Kohlenwasserstoff, der in einer als Expancel® bekannten Polyacrylnitril-Hülle, geliefert von Nobel Industries, eingekapselt ist. Bei Verwendung eines Zweikomponenten-Präkursorsystems werden die Hüllen gewöhnlich auf der B-Seite zusammen mit dem Träger kombiniert. Diese Hüllen können jedoch mit der A-Seite oder einem Einphasensystem kombiniert werden, vorausgesetzt, dass die Zusammensetzung der Hüllen durch das Epoxid nicht wesentlich angegriffen wird, z. B. können die Polyacrylnitril-Hüllen in dem Epoxid löslich sein. Die Hüllen können zum Beispiel, neben anderen Materialien, die in der epoxyfunktionellen Verbindung nicht löslich sind, aus Nylon oder EVA hergestellt sein, und Mischungen davon könnten in der Epoxid-Komponente eines Zweiphasensystems vorhanden sein. Polyethylen und Polypropylen können als Hülle zur Einkapselung eines Treibmittels wie auch als Modifiziermittel dienen. Das heißt, das eingekapselte Treibmittel wird in den Schaumstoff eingebaut, und die Eigenarten der das Treibmittel einkapselnden Hülle sowie des Treibmittels können die Eigenschaften des End-Schaumstoffs modifizieren. Wenn die A- und die B-Seite in Kontakt gebracht werden (oder im Falle eines Einphasensystems einer Energiequelle ausgesetzt werden), reagiert die epoxyfunktionelle Verbindung mit dem Wasserstoffdonor oder der Säure, wodurch Wärme freigesetzt und bewirkt wird, dass das Treibmittel innerhalb der Hüllen schäumt. Der Schaumstoff kann als Verbundwerkstoff charakterisiert werden, worin das epoxyfunktionelle Reaktionsprodukt (einschließlich der vorerwähnten Modifiziermittel) eine Matrix bildet, welche die expandierten Hüllen einbettet. Je nach den physikalischen Eigenschaften, die bei dem Schaumstoff gewünscht werden, können die Hüllen offene oder geschlossene Zellen sein.
Das vorerwähnte Treibmittel kann wenigstens eine Komponente, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend unter anderem aus Hydrazid, Diphenyloxid-4,4-disulfohydrazid, Carbonamid, Azocarbonamid, Hexamethylendiamin-carbamat, Natriumbicarbonat, Kohlendioxid, Flourkohlenwasserstoffen wie unter anderem Difluorethan, Tetrafluorethan; Kohlenwasserstoffen wie Butan und Propan; und Mischungen davon, umfassen. Wasser kann als Träger wie auch als Treibmittel dienen. Das heißt, Wasser kann dazu verwendet werden, den Wasserstoffdonor zu transportieren oder zu liefern, und falls die exotherme Reaktion genug Wärme freisetzt, kann Wasser zu Wasserdampf werden, der sich ausdehnt und dadurch einen Schaum erzeugt. Gewöhnlich macht das Expansions- oder Treibmittel 5 bis 40 Gew.-% der Schaumstoff-Präkursoren aus.
Die Eigenschaften des Schaumstoffes können auch durch Zusatz eines oder mehrerer Füllstoffe zugeschnitten werden. Herkömmlicherweise verwendete Füllstoffe umfassen unter anderem wenigstens eine der folgenden Komponenten: Talkum, Glimmer, Magnesiumsilicat und Mischungen davon. Falls gewünscht, kann dem Schaumstoff-Präkursor Calciumcarbonat zugesetzt werden, um die Härte und Dichte des resultierenden Schaumstoffes zu erhöhen. Wenn enthalten, macht der Füllstoff 5 bis 35 Gew.-% der Schaumstoff-Präkursoren aus.
Ein Beispiel für eine aus A- und B-Seite kombinierte Präkursorzusammensetzung ist in der folgenden Tabelle angeführt. TABELLE
Die Präkursoren können mittels einer beliebigen geeigneten Vorrichtung zusammengemischt werden, die genug Scherkraft ausübt, um einen im wesentlichen homogenen Präkursor zu erhalten. Beispiele für geeignete Vorrichtungen umfassen neben anderen gängigen Vorrichtungen Mischen von Hand, statische Rohrmischer und die beschriebenen, durch Fig. 2A und 2B erläuterten Konstruktionen (unten genauer beschrieben). Gewöhnlich werden die Proben je nach der Zusammensetzung und Mischumgebung 2 bis 10 Sekunden gemischt, z. B. kann eine A : B-Zusammensetzung von 1 : 1 etwa 5 Sekunden in einem statischen Rohrmischer gemischt werden.
Der erfindungsgemäße Schaumstoff kann gebildet werden, indem die Präkursoren unter Bedingungen in Kontakt gebracht werden, die ausreichen, die vorerwähnte exotherme Reaktion auszulösen, welche bewirkt, dass sich das Treibmittel ausdehnt und seinerseits einen Schaum bildet. Bevor sie in Kontakt gebracht werden, können die Präkursoren vorgemischt und in getrennten Behältern gelagert werden. Das heißt, ein Teil A bzw. eine erste Präkursormischung wird typischerweise durch Vereinigung des Epoxids und des Modifiziermittels, z. B. Polyvinylalkohol und Polypropylen, gewonnen, und ein Teil B bzw. eine zweite Präkursormischung kann durch Vereinigung von Träger, z. B. einem Polyol, Wasserstoffdonor/Säure und Treibmittel, z. B. einem Treibmittel, das in einer thermoplastischen Hülle eingekapselt ist, gewonnen werden. Teil A und Teil B können mittels herkömmlicher Anlagen zur Schaumstofferzeugung vereinigt werden, um einen Schaumstoff zu erhalten. Zum Beispiel können Teil A und Teil B als zwei Hochdruckströme in einer Mischkammer eines externen Mischkopfes in Kontakt gebracht werden. Obwohl den Präkursoren Wärme zugeführt werden kann, kann die Reaktion zwischen "A" und "B" unter Umgebungsbedingungen ablaufen. Das Verhältnis von "A" zu "B" bewegt sich gewöhnlich zwischen etvva 1 : 1 und etwa 5 : 1.
Der pH-Wert der A-Seite (oder des Epoxids) ist gewöhnlich 6 bis wenigstens 8. Der pH-Wert der eine Säure und einen Träger umfassenden B-Seite des Schaumstoff-Präkursors ist gewöhnlich 0,5 bis 4, z. B. der pH-Wert von Phosphorsäure, wenn diese mit Polyol gemischt ist. Gewöhnlich beträgt der pH- Wert vor der Reaktion mit Teil A etwa 1,6. Die Zusammensetzung und Konzentration der Schaumstoff-Präkursoren können modifiziert werden, um eine vorbestimmte Reaktionsgeschwindigkeit zu erzielen, z. B. durch Anpassen der Konzentration der Säure. Die Auswirkungen des pH-Werts oder der Säurekonzentration der B-Seite werden durch Verweis auf Fig. 1, welche die Auswirkungen auf die in Beispiel 9 dargestellte Zusammensetzung erläutert, besser verständlich werden. Es wird nun auf Fig. 1 Bezug genommen. Fig. 1 ist eine graphische Darstellung von % Säure in dem Präkursor versus Reaktionszeit und -temperatur des Schaums. Fig. 1 zeigt, dass mit steigender Säurekonzentration die Reaktionstemperatur steigt und die Reaktionszeit sinkt. Fig. 1 zeigt außerdem, dass der Präkursor auf eine vorbestimmte Reaktionszeit/- temperatur hin gewählt werden kann. Zum Beispiel kann durch Wahl einer höheren Reaktionstemperatur (höheren Säurekonzentration) eine breitere Palette von Modifiziermitteln verwendet werden, während der Schaum durch Wahl einer langsameren Reaktionszeit (geringeren Säurekonzentration) einfacher handzuhaben ist.
Die Viskosität eines Schaumstoff-Präkursors kann angepasst werden, um die Eigenschaften des resultierenden Schaumstoffs zu verbessern. Die Viskosität der "A"-Seite oder epoxyfunktionellen Komponente des Schaumstoff-Präkursors wird gewöhnlich so gesteuert, dass ein Modifiziermittel, z. B. ein Kunststoffpulver, in dem "A"-seitigen Präkursor dispergiert wird oder bleibt. Obgleich ein beliebiger geeigneter Viskositätsregler verwendet werden kann, lassen sich wünschenswerte Ergebnisse durch Verwendung eines festen Polymers (in partikulärer Form) zur Erzeugung eines Schaumstoff-Präkursor-Gels erzielen. Beispiele für geeignete feste Polymere umfassen wenigstens eine Komponente, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend unter anderem aus EVOH, Fluorpolymeren und Dispersionen davon wie zum Beispiel Polytetrafluorethylen (geliefert als Teflon® von der Firma DuPont). Bestimmte Modifiziermittel wie Wachs und Polyethylen und Träger wie PVOH können ebenfalls als Viskositätsregler dienen. Das heißt, Viskositätsregler werden in den End-Schaumstoff eingebaut und modifizieren die Eigenschaften des Schaumstoffs. Die Partikelgröße des Viskositätsreglers kann sich zwischen 20 und 50 Mikrometern (Mikron) bewegen, z. B. weniger als 325 Mesh. Ein Beispiel für eine Zusammensetzung mit kontrollierter Viskosität umfasst 5 bis 10 Gew.-% festes Epoxid, 5 bis 15 Gew.-% pulverisiertes Polyethylen und 25 bis 30 Gew.-% Treibmittel. Zusätzlich zur Viskosität können die Eigenschaften des Schaumstoffs zugeschnitten werden, indem man neben anderen dem Fachmann bekannten Parametern Temperatur, Druck, Schaum-pH-Wert oder Schaumdichte verändert. Auch kann die "A"-Seite des Systems durch Zugabe eines grenzflächenaktiven Stoffes wie eines handelsüblichen flüssigen Detergens oder von Titanat wie Kenrich KRTTS, z. B. von 0,5 bis 3 Gew.-% grenzflächenaktivem Stoff (siehe Beispiel 9B), zu einem Gel verdickt werden. Dies ermöglicht eine vollständigere rheologische Kontrolle, einschließlich der Gewährleistung der Homogenität des Systems.
Bei einer Erscheinungsform der Erfindung umfasst der Schaum ein Einphasensystem, z. B. nur eine "A"-Seiten-Mischung. Ein Beispiel für ein solches System umfasst neben anderen Komponenten eine epoxyfunktionelle Verbindung, ein Polyol, thermoplastische Kugeln, in die ein Treibmittel eingeschlossen ist, Substanzen wie Phenoxy, Polypropylen oder Mischungen davon. Dieses System kann wärmeaktiviert werden. Anders ausgedrückt: Das System expandiert, wenn es erhöhten Temperaturen, z. B. etwa 125ºC, ausgesetzt wird. Falls gewünscht, kann das Einphasen-Schaumsystem gestartet werden, indem anstelle oder in Verbindung mit einer erhöhten Temperatur ein Wasserstoffdonor verwendet wird, der einen Photoinitiator umfasst. Beispiele für solche Initiatoren umfassen wenigstens eine Komponente, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend unter anderem aus Union Carbide UVI 6974. Gewöhnlich entspricht die Menge eines solchen Initiators 5 bis 15 Gew.-% des Schaumstoff-Präkursors. Nähere Einzelheiten hinsichtlich Photoinitiatoren sind in "Photopolymerization Behavior of Several Cationic Photoinitiators in Catatonically Cured Resin Systems" von Edward Jurczak zu finden; das hiermit durch Verweisung eingeschlossen wird. Dieses Einphasensystem ist besonders praktisch, wenn es durch Sprühen auf ein Substrat aufgebracht wird. Zum Beispiel kann das Einphasensystem auf eine Kraftfahrzeug-Montagegruppe gesprüht werden, um das Ausmaß der Schallübertragung in das Innere des Wagens zu verringern. In einem weiteren Beispiel kann das Einphasensystem auf ein erstes Bauteil, z. B. ein Kunststoff-Armaturenbrett, gesprüht werden, UV-Strahlung ausgesetzt werden, um ein Schäumen zu bewirken, und auf ein zweites Bauteil, z. B. ein metallisches Stützelement, aufgesetzt werden, wobei der Schaumstoff dazu dient, die Vibrationen zwischen den Bauteilen abzuschwächen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine Verbundschaumstoff-Struktur gewonnen werden. Als Komponente des Schaumstoff-Präkursors kann ein Struktur-Modifiziermittel wie unter anderem Fasern, Partikel, Stäbe, Röhren, Pulver oder Mischungen davon eingearbeitet werden. Das Struktur-Modifiziermittel kann dazu verwendet werden, die chemischen und/oder physikalischen Eigenschaften des resultierenden Schaumstoffs zuzuschneiden. Beispiele für geeignete Struktur-Modifiziermittel, gewöhnlich als Schnittfasern oder Pulver, können neben anderen Materialien wenigstens eine der folgenden Komponenten umfassen: Nylon, Kohlenstoff, Carbonate, Graphit, Kevlar®, Dyneon®, Keramik, Glasfaser, Metalle. Gewisse thermoplastische Modifiziermittel wie Polyethylen und Polypropylen und Füllstoffe wie Glimmer und Polytetrafluorethylen können ebenfalls als Struktur-Modifiziermittel dienen. Die Menge an solchen Struktur- Modifiziermitteln macht gewöhnlich etwa 1 bis etwa 30 Gew.-% des unausgehärteten Schaumstoff-Präkursors aus.
Zum Mischen und Abgeben der erfindungsgemäßen Schaumstoff- Präkursoren zwecks Gewinnung des erfindungsgemäßen Schaumstoffs kann jede geeignete handelsübliche Anlage zur Schaumstofferzeugung verwendet werden. Ein Beispiel für eine solche Anlage umfasst ECONO-MIX, geliefert von Kirkco Corporation, Monroe, N. C. Ein weiteres Beispiel umfasst die Verwendung einer DO-PAG-Pumpe in Verbindung mit einem statischen Mischkopf von Albion. Falls gewünscht, kann der erfindungsgemäße Schaum in einem Hohlraum, z. B. einem A-Pfosten eines Kraftfahrzeugs, expandiert werden, indem eine Abgabevorrichtung mit einem auswechselbaren/einmalig verwendbaren statischen Mischkopf verwendet wird. Das heißt, der statische Mischkopf kann einen auswechselbaren Kunststoff-Rohrstrang umfassen, der ein Mittelstück mit einer Schnecken- oder Spiralkonfiguration aufweist und der mit einem Pumpen- Auslaufflansch verbunden ist und zum Schäumen der Präkursoren in den Hohlraum eingeführt wird. Eine weitere statische Mischkopfkonstruktion weist eine ventilartige Anordnung auf, die in Fig. 2A und 2B dargestellt ist. Es wird nun auf Fig. 2A Bezug genommen. Fig. 2A erläutert eine einwegventilartige Anordnung, wobei der Schaum oder dessen Präkursoren über ein Einwegventil 1 (allgemein als "Zerk" bekannt), das sich innerhalb einer Kappe 2 befindet, eingeleitet oder eingespritzt wird. Ventil 1 kann auch eine Klappe bzw. ein Sekundärventil 1A enthalten, das verhindert, dass durch Rückfluss durch Ventil 1 Schaum entweicht. Die Kappe 2 verschließt oder begrenzt ein Ende eines Hohlraums, der mit Schaum gefüllt wird. Die Kappe 2 kann Haken oder Verschlusszungen 3 zur Sicherung der Position der Kappe 2 z. B. innerhalb des sogenannten A-Pfostens eines Kraftfahrzeugs umfassen, wodurch die kontrollierte Abgabe von Schaum in den Kraftfahrzeughohlraum ermöglicht wird. Gewöhnlich ist ein Ende des Ventils 1 mit einer Mischzone 4 wie den vorgenannten statischen Mischern mit spiralförmigen Flügeln 5 verbunden. Nach dem Durchwandern des Ventils 1 und des statischen Mischers 4 wird der Schaum in den mit Schaum zu füllenden Hohlraum abgegeben. Der Bereich und die Richtung, in welche der Schaum expandiert, können durch Verwendung eines Mittels zur räumlichen Eingrenzung wie eines polymeren Beutels 6 kontrolliert und/oder festgelegt werden (das Mittel zur räumlichen Eingrenzung wird unten näher beschrieben).
Es wird nun auf Fig. 2B Bezug genommen. Diese Art der Anordnung gewährleistet eine längere Mischzeit für die Schaumstoff-Präkursoren, bevor der Schaum in den zu füllenden Hohlraum abgegeben wird. Die in Fig. 2B dargestellte Anordnung kann auch als eine Kappe 10 zum Verschließen oder Begrenzen eines Endes des zu verschließenden Hohlraums verwendet werden. Nach Abgabe der Schaumstoff-Präkursoren ein Mischkopf 11 oder zuvor beschriebene Ventile (4 und 5 von Fig. 2A). Die Schaumstoff-Präkursoren wandern durch den Mischkopf 11 und werden an der mit 12 bezeichneten Öffnung als Schaum abgegeben. Die Öffnung 12 kann sich auch innerhalb des vorerwähnten Mittels zur räumlichen Eingrenzung befinden. Die Kappen 1 und 10 können in dem Hohlraum mit dem Schaumstoffprodukt verbunden bleiben. Durch Verwendung eines solchen auswechselbaren Mischkopfes werden jegliche Probleme im Zusammenhang mit verstopften Mischköpfen vermieden. Es können auch zwei Druckströme verwendet werden, die in einer Mischkammer oder einem auszuschäumenden Hohlraum zusammenlaufen, und der Mischvorgang erfolgt ohne die Verwendung einer zusätzlichen Mischvorrichtung. Zusätzlich zum Obenerwähnten kann die erfindungsgemäße Schaumzusammensetzung neben anderen herkömmlichen Verfahren gespritzt, extrudiert, geformt, gesprüht, gegossen werden, um einen gewünschten Schaumstoffartikel zu erhalten.
Während die obige Beschreibung spezielle Schaumstoffzusammensetzungen hervorhebt, können die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen (und deren Präkursoren) neben anderen üblicherweise verwendeten Schaumstoff-Additiven Additive wie Farbstoffe, grenzflächenaktive Stoffe, Pigmente oder Nukleierungsmittel enthalten. Falls gewünscht, kann dem Präkursor ein pH-Indikator zugesetzt werden, um ein visuelles Nachweismittel für ein Reaktionsprodukt bereitzustellen. Ein Beispiel für einen geeigneten pH- Indikator umfasst wenigstens eine Komponente, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Methylrot, Methylblau, Chlorphenolrot und Bromthymolblau. Das heißt, wenn der Schaumstoff-Präkursor reagiert, z. B. Säure-Epoxid, wird die Säure verbraucht, wodurch der pH-Wert verändert und ein Farbwechsel des pH- Indikators bewirkt wird.
Falls gewünscht, kann die erfindungsgemäße Zusammensetzung mit anderen Artikeln laminiert oder verbunden werden, z. B. auf eine Metallfolie, Mylar, Faserplatte etc. laminiert werden. Die erfindungsgemäße Zusammensetzung kann auch in einem Eingrenzungs- oder Kontrollmittel oder einem Beutel mit einer vorbestimmten Form expandiert werden, wodurch ein geschäumter Artikel geformt wird, der den Beutel nachbildet, siehe z. B. U.S.-Patent Nr. 4,269,890 (Breitling), 4,232,788 (Roth), 4,390,333 (Dubois), auf die weiter verwiesen sei. Wenn der Schaum in einem Beutel expandiert wird, können die zuvor beschriebenen, in Fig. 2A und B dargestellten Ventile, jene, die von Inflatable Packaging als Teil Nr. IP04 vertrieben werden, oder beliebige andere geeignete Abgabemittel an der Öffnung in dem Beutel verwendet werden, um das Einbringen des Schaumes in den Beutel zu kontrollieren. Zum Beispiel rollt oder dehnt sich ein Beutel, der einen Hohlraum wie einen Hohlraum in einem Kraftfahrzeug oder irgendeine andere wünschenswerte Konfiguration nachbildet, in den Hohlraum aus, wenn Schaum über das Ventil in den Beutel eingebracht wird. Falls gewünscht, kann der Beutel einen wärmeempfindlichen Kleber enthalten oder damit beschichtet sein, wobei die von der exothermen Schaumreaktion erzeugte Wärme den Kleber aktiviert. Der Kleber kann den schaumhaltigen Beutel an jedem gewünschten Ort dauerhaft fixieren. Der Beutel kann außerdem vorbestimmte Bereiche umfassen, die abgeschwächte Nahtstellen oder Perforationen aufweisen, die dafür vorgesehen sind, zu reißen, wenn der Schaum expandiert, und dadurch den expandierenden Schaum zu lenken. Ebenso kann die Beutelzusammensetzung derart gewählt werden, dass der Beutel schmilzt, wenn er dem Schaum ausgesetzt wird. Der schmelzende Beutel kann neben anderen Nutzanwendungen den expandierenden Schaum lenken, einen Überzug auf dem Schaum bilden oder als Kleber dienen. Ferner kann eine Mehrzahl von Beuteln verwendet werden, wobei ein Beutel von einem anderen Beutel umgeben ist. Der innere und/oder äußere Beutel kann die obenerwähnten vorbestimmten Eigenschaften besitzen. Überdies kann der Beutel Bereiche mit verschiedenen chemischen und/oder physikalischen Eigenschaften umfassen, z. B. ein Beutel, der eine Folie aus Polyethylen umfasst, die an ihrem Umfang an eine Folie aus Polybutadien heißgesiegelt ist. Wenigstens ein Teil des Beutels kann aus einer oder mehreren Komponenten, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Polyethylen, Polyester, Vinyl, Nylon, Surlyn®, Ethylen-Vinylacetat, Styrol-Isopren-Styrol, Styrol- Butadien-Styrol oder anderen Blockcopolymeren, Polybutadien sowie anderen Kunststoffen mit Schmelzpunkten, die dem Temperaturbereich der Reaktion entsprechen, Polyamid, modifizierten EVAs, modifiziertem Polyethylen, modifiziertem Polybutadien, GMA, SBK sowie anderen Kunststoffen, die sich zur Beutel- oder Blasenkonstruktion und Nahtbildung eignen, erzeugt werden. In einigen Fällen kann das vorerwähnte thermoplastische Modifiziermittel auch dazu verwendet werden, ein Eingrenzungsmittel herzustellen.
Die folgenden Beispiele werden gegeben, um den Umfang der Erfindung, wie er in den beigefügten Ansprüchen definiert ist, zu erläutern und nicht um ihn einzuschränken. Sofern nicht anders angegeben, wurden in diesen Beispielen handelsübliche Vorrichtungen und Substanzen verwendet.

BEISPIEL 1

Es wurde ein Schaumstoffprodukt durch Mischen eines 2-teiligen Systems (Teil A und Teil B) mittels einer herkömmlichen Vorrichtung zur Schaumstofferzeugung hergestellt, welche einen statischen Mischer umfasste, der von Albion hergestellt worden war (Modell Nr. 535-1 oder Entsprechung). Die Bestandteile des Schaumstoffes wurden in zwei getrennten Materialversorgungen gehalten, Teil A und Teil B.
Teil A umfasste eine Mischung aus dem Epoxid und den thermoplastischen Mikrosphären (ein Treibmittel) im Verhältnis von 30 Teilen zu 15 (100 Teile gesamt). Teil B umfasste eine Mischung aus der Phosphorsäure und dem Polyol in einem Verhältnis von 30 Teilen zu 50 Teilen (ebenfalls 100 Teile). Das Zufuhrverhältnis von Teil A zu Teil B zum Mischerkopf betrug 1 : 1. Der pH-Wert von Teil B war vor Reaktion mit Teil A etwa 1,6.
Eine Druckströmung durch die Mischkammer erzeugte ein Polymer, das schnell expandierte und eine zur Schaumerzeugung ausreichende Menge an exothermer Wärme freisetzte.

BEISPIEL 2

Das Verfahren von Beispiel 1 wurde wiederholt, mit der Ausnahme, dass das Verhältnis von Epoxid zu thermoplastischen Mikrosphären in Teil A 2 : 1 betrug und das Verhältnis von Phosphorsäure zu Polyol in Teil B 3 : 5 betrug. Das Zufuhrverhältnis von Teil A zu Teil B zum Mischerkopf betrug 3 : 1.

BEISPIEL 3

Das Verfahren von Beispiel 1 wurde wiederholt, mit der Ausnahme, dass die Komponenten von Teil A und Teil B von Hand zusammengemischt wurden (anstelle der Verwendung des statischen Mischers).

BEISPIEL 4

Dieses Beispiel demonstriert die Bildung eines Verbundschaumstoffs. Das Verfahren von Beispiel 1 wurde wiederholt, mit der Ausnahme, dass der Zusammensetzung von Teil A etwa 5 Gew.-% Polytetrafluorethylen-Pulver (TEFLON®, geliefert von der Firma DuPont) zugesetzt wurden. Teil A und Teil B wurden auf die in Beispiel 1 beschriebene Weise in Kontakt gebracht. Es wurde ein Verbundschaumstoff gewonnen, wobei der Verbundschaumstoff im Vergleich zum Schaum, der durch das Verfahren von Beispiel 1 gewonnen worden war, eine größere Flexibilität oder Biegsamkeit aufwies.

BEISPIEL 5

Es wurde ein Zweiphasensystem verwendet, um einen Schaumstoff zu erzeugen. Teil A bestand aus Epoxid und Mikrosphären in einem 2 : 1- Gewichtsverhältnis (67% Epoxid, 33,3% Mikrosphären) (für optimale Ergebnisse sollte die Mischung innerhalb von 4-8 Stunden nach dem Mischen verwendet werden, da Epoxid bestimmte Sphären auflösen kann). Teil A wurde von Hand bis zu einer glatten Konsistenz gerührt.
Teil B bestand aus Polyol (Tone 301) und Phosphorsäure (10 Gew.-%). Die Säure wurde in das Polyol eingemischt. Ein 1 : 1-Verhältnis von Teil A zu Teil B wurde in einem statischen Rohrmischer (einem handelsüblichen Rohr mit Innenflügeln, die jedes die Röhre durchlaufende Material mischen) in Kontakt gebracht und erzeugte einen Schaum. Das Verhältnis von A zu B kann je nach Säurekonzentration 1 : 1 bis 4 : 1 betragen.

BEISPIEL 6

Es wurde ein Zweiphasensystem verwendet, um einen Schaumstoff zu erzeugen. Teil A umfasste ein Epoxid (Radcure 1500). Teil B bestand aus einem Polyol (50 Gew.-% - Tone 301), 20% Phosphorsäure, mit Wasser verdünnt (ungefähr 50% Säure in einer handelsüblichen Lösung) und 30% Mikrosphären. Die Sphären wurden von Hand bis zu einer glatten Konsistenz in das Polyol eingerührt. Die Säuremischung wurde durch Handrühren mit der Sphären-Polyol Mischung vermengt. Ein 1 : 1-Verhältnis von Teil A zu Teil B wurde in einem statischen Rohrmischer in Kontakt gebracht und erzeugte einen Schaum. Das Verhältnis von A zu B kann je nach Säurekonzentration 1 : 1 bis 4 : 1 betragen.

BEISPIEL 7

Es wurde ein Zweiphasensystem verwendet, um einen Schaumstoff zu erzeugen. Teil A umfasste ein Epoxid (Radcure 1500). Teil B umfasste Polyol (Tone 301), eine Mischung aus Polyvinylalkohol und Wasser (3 : 1-Mischung von PVOH zu H&sub2;O, die 20% des Polyols entsprach) und Mikrosphären zu 30 Gew.-% des Polyols, und Säure kann 10% der gesamten "B"-Mischung ausmachen. Die Sphären wurden von Hand bis zu einer glatten Konsistenz in das Polyol eingerührt. PVOH und Wasser wurden von Hand gerührt. Die Temperatur der PVOH/Wasser Lösung betrug 140ºF. Die PVOH-Mischung wurde dem Polyol durch Handrühren zugesetzt. Die Säure wurde von Hand in die Sphären-PVOH- Polyol-Mischung eingerührt. Ein 1 : 1-Verhältnis von Teil A zu Teil B wurde in einem statischen Rohrmischer in Kontakt gebracht und erzeugte einen Schaum. Das Verhältnis von A zu B kann je nach Säurekonzentration 1 : 1 bis 4 : 1 betragen.

BEISPIEL 8

Es wurde ein Zweiphasensystem verwendet, um einen Schaumstoff zu erzeugen. Teil A umfasste ein Epoxid (Radcure 1500) und ein Phenoxyharz (Paphen 200, das 25% von Teil A entsprach, Epoxid macht 75% von Teil A aus). Teil B umfasste 45% Polyol (Tone 301), 23,5% Polyvinylalkohol (Air Products 203S) und 23,5% Mikrosphären. Phosphorsäure machte 10% von Teil B aus. Die Sphären wurden von Hand bis zu einer glatten Konsistenz in das Polyol eingerührt. PVOH, Mikrosphären und Polyol wurden durch Handrühren gemischt. Die Phosphorsäure wurde von Hand in die Sphären-PVOH-Polyol-Mischung eingerührt. Es wurde ein 1 : 1-Verhältnis von Teil A zu Teil B verwendet und in einem statischen Rohrmischer in Kontakt gebracht, um einen Schaum zu erzeugen. Das Verhältnis von A zu B kann je nach Säurekonzentration 1 : 1 bis 4 : 1 betragen.

BEISPIEL 9A

Es wurde ein Zweiphasensystem, nämlich ein Teil A und ein Teil B, verwendet, um einen Schaumstoff zu erzeugen. Teil A umfasste zu 60 Gew.-% ein Epoxid (Radcure 1500), 20 Gew.-% Polypropylenpulver (Equistar FP 800-00), 20 Gew.-% Polyvinylalkohol (Air Products 203S). Teil B umfasste 60 Gew.-% Polyol (Tone 301) und 30% Mikrosphären. Phosphorsäure machte 10% aus. Die Sphären wurden von Hand in das Polyol eingerührt, bis eine glatte Konsistenz erreicht war. Die Mikrosphären und das Polyol wurden durch Handrühren gemischt. Die Phosphorsäure wurde von Hand in die Mischung aus Mikrosphären und Polyol eingerührt. Es wurde ein 1 : 1-Verhältnis von Teil A zu Teil B verwendet und in einem statischen Rohrmischer in Kontakt gebracht, um einen Schaum zu erzeugen. Das Verhältnis von A zu B kann sich jedoch je nach Säurekonzentration zwischen 1 : 1 und 4 : 1 bewegen.

BEISPIEL 9B

Dieses Beispiel verwendete ein Zweiphasensystem, wobei der Teil A ein Gel umfasste. Es wurde ein Zweiphasensystem, nämlich ein Teil A und ein Teil B, verwendet, um einen Schaumstoff zu erzeugen. Teil A umfasste zu 59 Gew.-% ein Epoxid (Radcure 1500), 20 Gew.-% Polypropylenpulver (Equistar FP 800-00), 20 Gew.-% Polyvinylalkohol (Air Products 203S) und zu 1 Gew.-% einen grenzflächenaktiven Stoff (Geliermittel). Teil B umfasste 60 Gew.-% Polyol (Tone 301) und 30% Mikrosphären. Phosphorsäure machte 10% aus. Die Sphären wurden von Hand in das Polyol eingerührt, bis eine glatte Konsistenz erreicht war. Die Mikrosphären und das Polyol wurden durch Handrühren gemischt. Die Phosphorsäure wurde von Hand in die Mischung aus Mikrosphären und Polyol eingerührt. Es wurde ein 1 : 1-Verhältnis von Teil A zu Teil B verwendet und in einem statischen Rohrmischer in Kontakt gebracht, um einen Schaum zu erzeugen. Das Verhältnis von A zu B kann sich jedoch je nach Säurekonzentration zwischen 1 : 1 und 4 : 1 bewegen.

BEISPIEL 10

Aus zwei Blättern einer Folie aus Polyethylen hoher Dichte wurde ein Beutel oder Eingrenzungsmittel von etwa 8 · 8 Inch mit einem Einwegventil, das sich an einem Ende des Beutels befand, angefertigt. Die Nähte des Beutels waren dafür ausgelegt, an spezifischen Steilen zu reißen, was die Schaumexpansion in den an schwache Nahtstellen angrenzenden Hohlraumbereich lenkt. Die Blätter wurden durch Erwärmen auf einer Schweißvorrichtung der TEW Electric Heating Company Ltd. verbunden. Die Nähte wurden durch doppelte Schweißung selektiv verstärkt oder schwächer gemacht, um mehrere Punkte zur Schaumlenkung aus demselben Beutel zu schaffen. In diesen Beutel wurde die von Beispiel 9 angeführte Schaumzusammensetzung eingebracht. Bei der Expansion des Schaums entwich der Schaum aus dem Beutel durch die verhältnismäßig schwachen Nahtstellen.

BEISPIEL 11

Mittels der in Beispiel 10 beschriebenen Vorrichtung wurden Beutel oder Blasen, die jeweils aus Polyethylen, Ethylen-Vinylacetat, Polybutadien bestanden, hergestellt. In diese Beutel wurde der Schaum von Beispiel 9 eingebracht. Da die Beutel einen Schmelzpunkt aufwiesen, der geringer war als die Temperatur der exothermen Reaktion des Schaums, versagten sie und setzten den Schaum frei.

BEISPIEL 12

Mittels der Vorrichtung von Beispiel 10 wurden Beutel oder Blasen, die jeweils aus modifiziertem EVA (Bynel®), modifiziertem Polyethylen (Primacor®, geliefert von Dow Chemical Company), modifiziertem Butadien, Glycidyl-methacrylat (GMA) bestanden, hergestellt. In diese Beutel wurde der Schaum von Beispiel 9 eingebracht. Die von der exothermen Reaktion des Schaumes freigesetzte Wärme brachte die Beutel zum Schmelzen. Das schmelzende Beutelmaterial blieb an dem Schaum haften und modifizierte dadurch die Oberfläche des Schaumstoffs. Der schmelzende Beutel heftete den Schaumstoff außerdem an jegliche umgebende Oberflächen oder Artikel.

BEISPIEL 13

Mittels der Vorrichtung von Beispiel 10 wurden Beutel oder Blasen, die jeweils aus Polypropylen, Polyethylen, Nylon-Netzgewebe, aluminiertem Glasfaser-Netzgewebe bestanden, hergestellt. Jeder der Beutel wurde weiter bearbeitet, um vielfache Perforationen aufzuweisen [9,8-39,2 Löcher/cm (25-100 Löcher/in)]. In jeden dieser Beutel wurde der Schaum von Beispiel 9 eingebracht. Die Perforationen ermöglichten ein Entweichen des Schaumes in kontrollierten Mengen unter allgemeiner Aufrechterhaltung der Form des Beutels.

BEISPIEL 14

Mittels der Vorrichtung von Beispiel 10 wurden zwei Beutel oder Blasen, nämlich ein innerer und ein äußerer Beutel, hergestellt. Der innere Beutel umfasste modifiziertes Butadien und der äußere Beutel umfasste Polyethylen hoher Dichte. Der innere Beutel wurde in den äußeren Beutel eingefügt, und der äußere Beutel wurde verschlossen. In den inneren Beutel wurde der Schaum von Beispiel 9 eingebracht. Der innere Beutel bzw. die innere Blase schmolz während der Schaumreaktion. Der innere Beutel war genügend groß, um die zur Füllung des äußeren Beutels erforderliche Menge an gemischten Schaumstoff- Präkursoren aufzunehmen. Die äußere Beutelkonstruktion war von einem Material und einer Größe, um die Reaktion innerhalb des Hohlraums einzugrenzen.

BEISPIEL 15

Die Einfügungsverlust- oder Schalldämpfungseigenschaften des gemäß Beispiel 9A erzeugten Schaumstoffs wurden entsprechend Society of Automotive Engineers (SAE) J 1400 geprüft. Die Probengröße betrug 7,6 · 7,6 · 25,4 cm (3 · 3 · 10 Inch), und die Probe wurde in einem elektrotauchlackierten Metallkanal angeordnet. Ein Anstieg des Einfügungsverlusts entspricht einem Anstieg der Schalldämpfungseigenschaften, was wiederum weniger Geräuschen in der Fahrgastkabine eines Automobils entspricht.
Diese Daten zeigen die wünschenswerten schallschluckenden Eigenschaften der erfindungsgemäßen Schaumstoffzusammensetzungen.
Ein Fachmann würde erkennen, dass dieses exemplarische Verfahren durch Manipulierung von Prozessvariablen wie Zeit und Temperatur jedes vorerwähnten Mischschrittes, Mischgeschwindigkeit (UpM), Zeit unter Vakuum, UV-Bestrahlung und Vakuumpegel (mm Hg) sowie die Durchführung eines kontinuierlichen Verfahrens modifiziert werden kann. Während die obigen Beispiele ein diskontinuierliches Verfahren erläutern, würde ein Fachmann nach dem Durchsehen und Verstehen der vorliegenden Offenbarung in der Lage sein, die vorerwähnten Prozessvariablen zu so verändern, dass er die vorliegende Zusammensetzung auf eine praktisch unbegrenzte Reihe von Produktanwendungen zuschneiden kann.

Claims

1. Schaumstoff-Präkursor, umfassend:

eine A-Seite, die wenigstens eine Verbindung mit Epoxidfunktionalität, und

eine B-Seite, die wenigstens einen Träger, der mit der wenigstens einen Verbindung mit Epoxidfunktionalität mischbar ist, und eine Menge wenigstens eines Wasserstoffdonors umfasst, die ausreicht, um eine exotherme Reaktion zwischen dem Epoxid und dem Wasserstoffdonor zu bewirken, wobei wenigstens eine der A- oder B-Seite ein eingekapseltes Treibmittel umfasst und die exotherme Reaktion ausreicht, um das Treibmittel zu expandieren, wenn die A- und die E- Seite in Kontakt gebracht werden, und wobei der Träger wenigstens ein Polyol und/oder Wasser umfasst.

2. Schaumstoff Präkursor, umfassend: wenigstens eine Verbindung mit Epoxidfunktionalität, wenigstens einen Träger, der mit der wenigstens einen Verbindung mit Epoxidfunktionalität mischbar ist, wenigstens ein Treibmittel und eine Menge wenigstens eines Wasserstoffdonors, die ausreicht, um eine exotherme Reaktion zwischen dem Epoxid und dem Wasserstoffdonor zu bewirken, wobei der Wasserstoffdonor wenigstens einen Photoinitiator umfasst, die exotherme Reaktion ausreicht, um das Treibmittel zu expandieren, und der Träger wenigstens ein Polyol und/oder Wasser umfasst.

3. Schaumstoff-Präkursor nach Anspruch 1, wobei die A-Seite ein cycloaliphatisches Epoxid, wenigstens eine Komponente, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Polypropylen, Polyethylen und Polyvinylalkohol, umfasst und wobei das eingekapselte Treibmittel eingekapseltes Butan umfasst.

4. Schaumstoff-Präkursor nach Anspruch 1, wobei die B-Seite Polyesterpolyol umfasst und der Wasserstoffdonor wenigstens entweder Phosphorsäure oder einen Photoinitiator umfasst.

5. Schaumstoff-Präkursor nach Anspruch 1, wobei das eingekapselte Treibmittel ein Treibmittel umfasst, das in eine thermoplastische Hülle eingekapselt ist.

6. Schaumstoff-Präkursor nach Anspruch 1, wobei die A-Seite eine Verbindung mit Epoxidfunktionalität, Polyvinylalkohol, ein thermoplastisches Kunststoffpulver und ein eingekapseltes Treibmittel umfasst.

7. Schaumstoff-Präkursor nach Anspruch 1, wobei die B-Seite ein Polyol umfasst und der Wasserstoffdonor eine Säurequelle umfasst.

8. Schaumstoff-Präkursor nach Anspruch 1 oder 2, der außerdem wenigstens eine Komponente, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Nylon, Kohlenstoff, Polytetrafluorethylen, Carbonaten und Graphit, umfasst.

9. Schaumstoff-Präkursor nach Anspruch 1, wobei der Wasserstoffdonor eine wirksame Menge wenigstens eines Photoinitiators umfasst.

10. Schaumstoff-Präkursor nach Anspruch 1 oder 2, der außerdem einen grenzflächenaktiven Stoff umfasst.

11. Schaumstoff-Präkursor nach Anspruch 1, wobei die A-Seite einen pH-Wert von 6 bis 8 aufweist.

12. Schaumstoff Präkursor nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Verbindung mit Epoxidfunktionalität wenigstens eine Komponente aus der Gruppe, bestehend aus Bisphenol-A-Epoxidharz, epoxidmodifizierten Elastomeren, epoxidmodifiziertem Polybuten, epoxidmodifiziertem Polybutadien, epoxidmodifiziertem Ethylen- Propylen-Kautschuk und cycloaliphatischem Epoxidharz, umfasst.

13. Schaumstoff-Präkursor nach Anspruch 1, wobei der Wasserstoffdonor eine Säurequelle umfasst, die wenigstens eine Komponente, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Sulfonsäure, Phosphorsäure, Citronensäure, Carbonsäure, Tannin und Oxalsäure, umfasst.

14. Schaumstoff-Präkursor nach Anspruch 13, wobei die Säurequelle Phosphorsäure umfasst.

15. Schaumstoff-Präkursor nach Anspruch 5, wobei die thermoplastische Hülle wenigstens eine Komponente, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Acrylnitril, Polyethylen, Nylon, EVA und Polypropylen, umfasst.

16. Schaumstoff-Präkursor nach irgendeinem der Ansprüche 1 oder 2, wobei das Treibmittel wenigstens eine Komponente, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Wasser, Hydrazid, Diphenyloxid-4,4-disulfohydrazid, Carbonamid, Azocarbonamid, Hexamethylendiamin-carbamat, Natriumbicarbonat, Kohlendioxid, Difluorethan, Tetrafluorethan, Butan und Propan, umfasst.

17. Schaumstoff Präkursor nach Anspruch 1, wobei die B-Seite einen pH Wert von 0,5 bis 4 aufweist.

18. Schaumstoff-Präkursor nach irgendeinem der Ansprüche 1 oder 2, der außerdem wenigstens eine Komponente, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Polyacrylnitril, Ethylen-Vinylacetat-Polymer, Polypropylen, Polyethylen, Kautschuk, Phenoxyharz und pulverisiertem Wachs, umfasst.

19. Schaumstoff-Präkursor nach Anspruch 2, wobei das Treibmittel ein eingekapseltes Treibmittel umfasst.

20. Schaumstoff-Präkursor nach irgendeinem der Ansprüche 1 oder 2, der außerdem wenigstens eine Komponente, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Glasfaserstoff, Glimmer, Calciumcarbonat, Talkum, Magnesiumsilicat, Metall und Keramik, umfasst.

21. Schaumstoff-Präkursor nach irgendeinem der Ansprüche 1 oder 2, wobei das Treibmittel einen Kohlenwasserstoff umfasst.

22. Schaumstoff-Präkursor nach irgendeinem der Ansprüche 1 oder 2, wobei der Träger wenigstens einen Polyvinylalkohol umfasst.

23. Schaumstoff, gewonnen aus den Schaumstoff-Präkursoren nach Anspruch 1 oder 2.

24. Schaumstoff nach Anspruch 23, wobei dieser Schaumstoff außerdem wenigstens eine der folgenden Komponenten umfasst: Fasern, Teilchen, Stäbe, Röhren und Pulver.

25. Schaumstoff, der den Schaumstoff nach Anspruch 23 umfasst, wobei dieser Schaumstoff wenigstens teilweise mit wenigstens einer Komponente, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Polyethylen, Polyester, Polyvinyl, Ethylen- Vinylacetat-Polymer, Nylon, Styrol-Isopren-Styrol, Styrol-Butadien-Styrol oder anderen Blockcopolymeren, Polybutadien, Polyamid, modifizierten EVAs, modifiziertem Polyethylen, modifiziertem Polybutadien, GMA, SBK und Mischungen davon, in Kontakt ist.

26. Schaumstoff nach Anspruch 25, wobei wenigstens eine Komponente ein Mittel zur räumlichen Eingrenzung umfasst.

27. Verfahren zur Erzeugung eines Schaumstoffs, umfassend:

(a) die Vereinigung einer A-Seite, die wenigstens eine Verbindung mit Epoxidfunktionalität umfasst, mit einer B-Seite, die wenigstens einen Träger und wenigstens einen Wasserstoffdonor umfasst, in Gegenwart eines eingekapselten Treibmittels und unter Bedingungen, die ausreichen, um eine exotherme Reaktion zu erzeugen; und

(b) das Nutzen der Wärme aus der exothermen Reaktion, um die vereinigten Bestandteile zu expandieren, um einen Schaumstoff zu bilden;

wobei der Träger wenigstens ein Polyol und/oder Wasser umfasst.

28. Verfahren zur Erzeugung eines Schaumstoffs, umfassend:

(a) das Bereitstellen eines Schaumstoff-Präkursors, der (i) wenigstens eine Verbindung mit Epoxidfunktionalität, (ii) wenigstens einen Photoinitiator, (iii) wenigstens ein Treibmittel und (iv) einen Träger umfasst, welcher wenigstens ein Polyol und/oder Wasser umfasst,

(b) das Aussetzen des Schaumstoff-Präkursors einer Strahlungsquelle, die ausreicht, um den Photoinitiator zu aktivieren und eine exotherme Reaktion zu bewirken, und das Nutzen der Wärme aus der exothermen Reaktion, um die Expansion des Treibmittels zu bewirken.

29. Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 27 oder 28, das außerdem c) das Gewinnen des Schaumstoffs umfasst.

30. Verfahren nach Anspruch 28, wobei das Treibmittel ein eingekapseltes Treibmittel umfasst.

31. Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 27 oder 28, wobei Schritt (a) wenigstens zum Teil innerhalb einer Vorrichtung zur räumlichen Eingrenzung erfolgt.