(57)【要約】      （修正有）【課題】多孔質の軽量建築材料及び断熱・遮音材料を製造する建築材料用結合材ペーストを泡立てるための低い外部温度における安定性及び使用性の向上した発泡剤の提供。【解決手段】少なくとも８５重量％が以下の成分からなる水性有機溶液状の発泡剤、と、水と、を含む、発泡剤。ａ）少なくとも１種の発泡性イオン性界面活性剤を含有する界面活性剤成分、ｂ）ＦＡ／ＦＡＥＯ混合比９５:５〜０:１００にて、少なくとも１種の脂肪アルコールと少なくとも１種のエトキシ化脂肪アルコールを含有する脂肪アルコール成分、ｃ）アルキルグリコール、Ｃ６−アルキルまでのアルキレングリコール、ジグリコール、特にアルキルジグリコール、及びジグリコールエーテルから少なくとも１種の成分を含有するグリコール成分【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
水性有機溶液の形態であり、特に多孔質の軽量建築材料及び断熱・遮音材料を製造するための建築材料用結合材ペーストを泡立てるための発泡剤であって、前記水性有機溶液は少なくとも８５重量％の以下の成分と水からなる発泡剤:
ａ）少なくとも１種の発泡性イオン性界面活性剤を含有する界面活性剤成分、
ｂ）ＦＡ／ＦＡＥＯ混合比９５:５〜０:１００にて、少なくとも１種の脂肪アルコールと少なくとも１種のエトキシ化脂肪アルコールを含有する脂肪アルコール成分、
ｃ）アルキルグリコール、Ｃ６−アルキルまでのアルキレングリコール、ジグリコール、特にアルキルジグリコール、及びジグリコールエーテルの群からの少なくとも１種の成分を含有するグリコール成分。
【請求項２】
前記脂肪アルコール成分の脂肪アルコールがＣ６〜Ｃ２０脂肪アルコール、又はＣ６〜Ｃ２０脂肪アルコールの混合物であることを特徴とする、請求項１に記載の発泡剤。
【請求項３】
前記脂肪アルコール成分の前記エトキシ化脂肪アルコールが、エトキシル化度が１分子当たり平均で少なくとも６個のＥＯ単位のエトキシ化Ｃ６〜Ｃ２４脂肪アルコールであるか、又はそれらエトキシ化脂肪アルコールの混合物であることを特徴とする、請求項１又は２に記載の発泡剤。
【請求項４】
前記界面活性剤成分が、望ましくはスルホン酸及びスルホン酸塩、特にアルファオレフィンスルホン酸及びアルファオレフィンスルホン酸塩、アルキル硫酸塩、アルキレン硫酸塩、アルキルスルホン酸塩、硫酸モノエステル塩の群、並びに／又はカルボン酸及びカルボン酸塩の群、から選択されるアニオン性界面活性剤を含有することを特徴とする、請求項１〜３の何れか一項に記載の発泡剤。
【請求項５】
充填材、染料、湿潤剤、チキソトロピー剤及び／又はｐＨ値を調整するための有機又は無機の酸又は塩基等の添加剤が更に含有されていることを特徴とする、請求項１〜４の何れか一項に記載の発泡剤。
【請求項６】
ポリカルボン酸エーテルが、望ましくは０．０１〜１２重量％、更に望ましくは０．０１〜５重量％で含有されていることを特徴とする、請求項１〜５の何れか一項に記載の発泡剤。
【請求項７】
以下の成分からなる、請求項１〜６の何れか一項に記載の発泡剤。
ａ）１〜５重量％（物質含有量）の一つ以上のアニオン性界面活性剤、
ｂ）２〜２０重量％の脂肪アルコール成分、
ｃ）１０〜５０重量％のグリコール成分、
ｄ）合計で０〜１０重量％の充填材又はチキソトロピー剤、
ｅ）合計で０〜１０重量％の他の添加剤、
１００重量％となる水。
【請求項８】
更に水で自体積の２５倍まで薄められていることを特徴とする、請求項１〜７の何れか一項に記載の発泡剤。
【請求項９】
請求項１〜７の何れか一項に記載の発泡剤から凍結乾燥又は真空気化によって得られる、ペースト又は粉状の固形発泡剤。
【請求項１０】
請求項１〜９の何れか一項に記載の発泡剤により発泡された結合材ペーストを使用することによって得られる多孔質の軽量建設資材、特に建築要素。
【請求項１１】
前記結合材ペーストがセメントペースト又は石こうペーストであることを特徴とする、請求項１０に記載の多孔質の軽量建設資材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に多孔質の軽量建築材料及び断熱・遮音材料を製造するための建築材料用結合材ペーストを泡立てるための発泡剤に関する。製造された建築材料用泡（つまり建築材料用発泡ペースト）は、場合によって骨材添加後に、多孔質構造をなるべく維持しながら硬化し、この際、現場で導入される多孔質軽量建築材料及び多孔質断熱・遮音材料、又は石材、板、その他の成形物等の泡成形品を構成する。
【背景技術】
【０００２】
典型的な建築材料用途における発泡剤として、通常、建築材料用ペーストを泡立てる際に「石鹸液」が使用される。その組成は建築材料用ペースト又はその前駆体において良好、かつ均等に分配されるように設定されており、石鹸液又は界面活性液には、硬化するまでの様々な状況（例えば温度、運搬状況、圧力状況）下でなるべく泡を安定化させることを役割の一つとして持つ添加剤が添加される。
【０００３】
場合によって、特に骨材と混合した場合には結合材スラリーと呼ばれる結合材ペーストは、通常、発泡剤と水から個別に製造された泡と混合されることによって気泡が分散している塊をもたらす。
【０００４】
泡立てられる建築材料は、特に水硬性建築材料であって、その剛性は結合材によってもたらされ、かつ添加剤及び骨材によって剛性が増強又は設定される。
【０００５】
本明細書による建築材料は、石こう、セメント、石灰、又はそれらの混合形態であり得る。結合材は、消石灰、石こうとして天然石こう及び排煙脱硫石膏（ＲＥＡ−Ｇｉｐｓ）、及び様々なセメント、好ましくは、ポルトランド・セメント又は高アルミナセメントを含む。「石こう」、「石灰」及び「セメント」という結合材の名称は、通常、他の結合材又は更なる粉状鉱物成分、例えば無機酸化物（Ｍｇ、Ｓｉ、Ｆｅ）を少量で含む結合材も含む。
【０００６】
結合材と水（混合水又は添加水）により結合材ペーストが製造される。結合材の成分は、水と反応し硬化する。ある場合、例えば充填石こう及び特定の石灰下塗りの場合、直接に建築材料が得られる。他の場合、結合材ペーストに骨材、主に砂利、砂、灰又はスラグが添加される。建築材料に特定の所望特性又はより強い剛性を与えるために、ここで「建設資材用化学添加物」とも呼ばれる添加剤を加えても良い。ここでは、これらの水で混合された混合物を全て「結合材ペースト」とまとめて呼ぶ。
【０００７】
本発明の課題は、発泡剤により発泡された建築材料用ペーストの塊を多孔質構造を保持しながら硬化させることである。長い放置時間、塊の現場への運搬、温度による影響等のせいで、多孔質構造の劣化が加速させられてしまうことが多いため、満足な結果が得られていない。
【０００８】
ＵＳ  ４  ６７８  ５１５  Ａ（Ｇｒｅｅｎ）には、硬化前に発泡された石こうコアを有する石こうボードの製造方法が開示されている。発泡剤は、式ＣＨ３（ＣＨ２）ｘＣＨ２（ＯＣＨ２ＣＨ２）ｙＯＳＯ３−Ｍ＋のｎ−アルキルエトキシ化硫酸のナトリウム塩及び／又はアンモニウム塩、又はエトキシ化脂肪アルコールのモノ硫酸エステルの塩を含有し、ここにおいてｘ＝６〜１２、ｙ＝１〜３．５であり、かつ、エトキシ化の異なるエステルの混合物であるものが提案されている。それから製造される泡は、比較的大量で良い安定性を発揮する。
【０００９】
ＵＳ  ４  １５６  ６１５（Ｃｕｋｉｅｒ）には、前述の石こうボードに非常に似た石こうボードに関して、「Ｇｒｅｅｎ」に記載の式に対応する界面活性剤から別個に製造された泡を用いた焼き石こう懸濁物が開示されている。ただし、Ｃｕｋｉｅｒによると、開示された石こうボードの有利な点は、水和化が加速させられ、板がより速く硬化することである。
【００１０】
従来技術により知られている泡の欠点は、十分に運搬可能でなく、つまり、例えば断熱・遮音すべき空洞に圧入する時に崩れるとともに、原則として室温の場合と高温度または低温度の場合に同じ処方を適用しかねることである。１０°Ｃより低い温度では、特定の公知の発泡剤では成分が沈殿し、それゆえに、発泡剤は使用前に工事現場で温めて再び均等化しなければならない。これは、不便である。
【発明の概要】
【００１１】
本発明の課題は、従来技術の欠点を回避する、改善された発泡剤、特に水硬性建築材料用ペーストからなる建築材料用泡のための発泡剤を提供することである。
【００１２】
本発明の課題を解決するために、請求項１及び９に記載の発泡剤が提供されている。この発泡剤は、建築材料用発泡ペーストを製造することが可能であるとともに、工事現場等、特に道路工事において、現場で生産導入する軽量の断熱・遮音材料及びライニング材料として採用することが可能である。
【００１３】
本発明の発泡剤が異なる方法で使用される泡の製造にも適していることが解った。発泡剤及び水、並びに場合によって更なる添加剤で製造された泡は、例えば泡状消火剤として使用することができる。また、建築材料用ペーストとして泡立てられる他の塊のために、例えば他の材料用の溶液及び懸濁物として使用することが可能である。当該他の塊を硬化する又は乾燥させることによって、様々な作業分野用の多孔性材料が製造される。
【００１４】
本発明の望ましい態様では、発泡剤のおかげで請求項９に記載の多孔質の軽量建設資材、特に建築要素、例えば注入可能又はスプレー可能な建築要素が得られる。これらの建築要素は、好ましくは板、定型石材、及び他の材料を含む複合パネル、例えば石こうボードを含む。
【００１５】
本発明の発泡剤は、基本的に三つの主要成分からなり、それらは、ａ）界面活性剤成分、ｂ）脂肪アルコール成分、ｃ）グリコール成分である。界面活性剤、または界面活性剤成分の界面活性剤は、通常（例えば１〜４％の）水溶液として購入又は用意され、適度な量で組成物の他の有機成分と混合する。更に水を加えても良い。結果として、水性有機溶液、すなわち水と水混和性有機溶剤または水混和性有機化学物質（これは有機溶剤や可溶化剤等として捉え得る）を含有する溶液に含有された界面活性発泡剤が得られる。
【００１６】
前述の主要組成は、発泡剤の少なくとも８０重量％、好ましくは少なくとも９０重量％を占める。（均質な混合と所望効果を確保しながら）発泡剤が許容する他の成分は、追加の、完全にかつ望ましくはどの混合比でも水と混合可能なアルコール、例えばｎ−及びイソ−アルキルアルコール、例えばエタノール又はブタノールである。
【００１７】
望ましい実施形態では、界面活性剤成分ａ）はアニオン性界面活性剤のみを含有する。
【００１８】
界面活性剤としては、基本的に、高度に起泡性のアルカリ安定性又はアルカリ反応性界面活性剤が適している。この際、強い起泡力が重要となる。スルホン酸塩、アルキル硫酸塩、特にアルカリ金属アルキル硫酸塩、アルキレン硫酸塩又はアルキルエーテル硫酸塩が望ましい。スルホン酸塩及び硫酸塩のアルキル鎖又はアルキレン鎖は、望ましくは長鎖かつさらに望ましくは非分岐鎖である。Ｃ８以上、望ましくはＣ１０〜Ｃ１８の鎖長は典型的であると見做して良い。
【００１９】
望ましい界面活性剤は、直鎖アルキルスルホン酸塩、アルファオレフィンスルホン酸塩及びベータオレフィンスルホン酸塩、Ｃ６以上のアルキル基を有する硫酸のモノエステルのアルカリ金属塩及びアンモニウム塩、並びにそのモノ硫酸エステル自体を包含する。現時点では、アルファオレフィンスルホン酸塩、例えばナトリウムＣ１２〜１４−オレフィンスルホン酸塩とともに、アルキル硫酸塩のうちＳＤＳ及びＳＬＳが望ましい。
【００２０】
他の使用可能なアニオン性界面活性剤は、起泡性アニオン性界面活性剤として大量に（つまり研究室規模の精製化学製品としてのみでなく）市販されるものを含む。それらには、琥珀酸、長鎖カルボン酸及びそれらの塩、エーテルカルボン酸及びエステルカルボン酸等が含まれる。
【００２１】
単一の界面活性剤又は複数の界面活性剤の混合物を採用しても良い。発泡剤の界面活性剤含有量は、総発泡剤１００重量％に対して望ましくは少なくとも０．５重量％（物質含有量）であるが、それを著しく超えても良い。その設定は、当業者が当業者に期待できる程度の能力範囲内で適宜に行える。適切な濃度は、従来技術で既知かつ対応するものに既に使用されている濃度と基本的に異ならない。
【００２２】
脂肪アルコール成分ｂ）は、少なくとも１種の脂肪アルコールと少なくとも１種のエトキシ化脂肪アルコールからなり、ＦＡ／ＦＡＥＯ混合比が９５:５〜０:１００である。つまり、泡の安定性及び耐用年数を向上させる、支持剤として知られている脂肪アルコール（ＦＡ）は、本発明では完全に又は部分的にエトキシ化脂肪アルコール（ＦＡＥＯ）によって置換される。
【００２３】
望ましいＦＡ／ＦＡＥＯ混合比は３０:７０〜７０:３０、更に望ましくは４０:６０〜６０:４０、特に望ましくは５０:５０〜３０:７０である。
【００２４】
脂肪アルコールの鎖長は、望ましくは６〜２０個のＣ原子である。エトキシ化脂肪アルコールは、好ましくは同じく６〜２０個の炭素原子を有する脂肪アルコール基とともに、１分子当たり平均で少なくとも６個のＥＯ単位のエトキシル化度を有し、Ｃ８以上の脂肪アルコール鎖の場合、更に望ましくは１分子当たり少なくとも１０個のＥＯ単位を有する。好ましくは、エトキシ化脂肪アルコールは、ＦＡ鎖において（又は混合エトキシ化脂肪アルコールの場合、ＦＡ鎖の平均長において）平均で少なくとも炭素原子以上のＥＯ単位を有している。
【００２５】
特に好ましくは、エトキシル化度は、ＦＡアルキル基長の２倍＋６まで、但し少なくとも１分子当たり平均で少なくとも６個のＥＯ単位であり、また、Ｃ８のＦＡ鎖長以上の場合、望ましくは１分子当たり少なくとも１０個のＥＯ単位である。従って、例えば特に望ましいエトキシル化度は、エトキシ化Ｃ１６脂肪アルコールの場合、１分子当たり平均で１０〜３８個のＥＯ単位を有し、エトキシ化Ｃ８脂肪アルコールの場合、平均で少なくとも６個、更に望ましくは少なくとも１０個、および２２個以下のＥＯ単位を有する。
【００２６】
発泡剤中の脂肪アルコール成分量は、望ましくは少なくとも５重量％である。脂肪アルコール成分の最大含有量は、グリコール成分量を越えず、望ましくはグリコール成分の濃度の半分を越えない。
【００２７】
グリコール成分ｃ）は、アルキルグリコール、アルキレングリコール、及びジ−、トリ−、ポリグリコールを包含する低級グリコール、望ましくは１分子当たり１２個以下の炭素原子を有するものの群から選択され、特に望ましくは、アルキルグリコール及びアルキレングリコールであってＣ１０アルキル以下のもの、ジグリコール及びジグリコールエーテルの群から選択される単一のグリコール又は複数のグリコールからなる。特に望ましい例は、プロピレングリコール、ヘキシレングリコール、ブチレングリコール、ブチルジグリコール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコールである。特に望ましくは、混合物はジグリコール、トリグリコール及び／又はアルキルジグリコールを含有し、又はそれらからなる。現時点では、後者の群の特に有利な効果は、構造単位の化学的類似が広い温度範囲に渡って非常に良好な混合性及び安定性をもたらすことに由来すると思われる。
【００２８】
グリコール成分は、溶剤の一部又は水性有機溶剤系の有機成分として作用するとともに、他の成分、添加剤、及び／又は混合剤に対して可溶化剤として作用する。グリコールは、同時に凍結予防機能を発揮し、本発明の発泡剤が１０℃より低い温度でも使用可能であることを確保する。
【００２９】
発泡剤中のグリコール成分の量は、望ましくは１０〜５０重量％である。
【００３０】
本発明の発泡剤は、更なる実施形態では、追加添加剤、特にセメント業、石灰業、及び石こう業において既知の混合剤（充填材、染料、湿潤剤、遅延剤、促進剤、アルカリ金属塩、チキソトロピー剤及び／又はｐＨ値を調整するための有機又は無機の酸又は塩基等）を含有し得る。
【００３１】
添加剤、又は混合剤及び補助剤は、仮に発泡剤に含有されたとしても、通常の添加剤含有量、つまり２、３又は５重量％以下、また、合計で最大でも発泡剤の１０重量％で含有される。
【００３２】
充填材及びチキソトロピー剤は、処方に含有させることが望まれれば、他の添加剤より高い濃度で必要になることが多い。その量は、望ましくは合計で１０重量％以下である。充填材及びチキソトロピー剤は、例えばシリカ及び／又はオルトケイ酸塩等のＳｉベースの無機塩及び／又は無機酸化物である。
【００３３】
本発明の発泡剤には、望ましくは更に可能な添加剤としてポリカルボン酸エーテルが含有され得る。発泡剤の総重量に対して望ましくは０．０１〜１２重量％、更に望ましくは０．０１〜５重量％又は０．０１〜３重量％で含有されたポリカルボン酸エーテル添加剤のおかげで、発泡剤から製造された泡（例えば水と発泡剤のみ）及び結合材ペーストの泡のより長い耐久性が得られる。この効果のためのポリカルボン酸エーテルは、驚くべきことに少量で十分である。このために使用可能なものは、セメント業において可塑剤として知られているポリカルボン酸エーテルである。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下、本発明の望ましい発泡剤組成物を示すと、
ａ）１〜５重量％（物質含有量）の一つ以上のアニオン性界面活性剤、
ｂ）脂肪アルコール成分２〜２０重量％、
ｃ）グリコール成分１０〜５０重量％、
ｄ）合計で０〜１０重量％の充填材又はチキソトロピー剤、
ｅ）合計で０〜１０重量％の他の添加剤、
１００重量％となる水である。
【００３５】
前述の成分の説明に基づいて、他の態様、望ましくは前述の範囲内にあるものも選択し得る。
【００３６】
本発明の発泡剤は、使用前に、更なる水で自体積の２５倍まで薄めても良い。その理由は、発泡剤は、望ましくは濃縮物として提供や運搬がされるからである。先ず使用者によって薄められ、次に結合材ペースト又は泡立たせる対象の塊に導入する泡になるように泡立て、混合された後に、その発泡混合物が硬化させられる。
【００３７】
本発明の他の実施例では、前述の液体発泡剤を凍結乾燥させ又は真空中で所望の稠度を達成するまで気化させることによって、発泡剤をペースト又は粉のような固形で使用することができる。運搬には、乾燥することが有利である。液体発泡剤は、どの時点でも乾燥製品から再生可能である。
【００３８】
特に粉状乾燥発泡剤（真空乾燥又は凍結乾燥）では、軽量であるため、運搬費がかなり削減され、適用に関して更なる利点を持つ。
【００３９】
商業的に十分な量で入手可能な成分から完全になり、かつ様々な他の用途にも有用であり、それゆえに安価に獲得できる発泡剤（特に水硬性結合材ペースト用の発泡剤）が実現できたという面が、本発明の特別な利点であると考えられる。
【外国語明細書】
2018012634000001.pdf