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Verbesserung der Fließeigenschaften von hochgefüllten Polyester-Forinmassen
Wasserfreie Formmassen, die ungesättigte Polyesterharze, daran anpolymerisierbare
Monomere, Katalysatoren sowie einen hohen Füllstoffanteil enthalten, werden für
die verschiedensten Zwecke, z. B. als Klebe- oder Bindemittel, Kitte, Spachtelmassen,
Formmassen, Dichtungsmassen, verwendet. Die Verwendungsmöglichkeit solcher Gemische
wird dadurch beeinträchtigt, daß die Mischungen sich mit zunehmendem FüllstQffanteil
schlecht verstreichen lassen und den Untergrund, auf dem sie haften sollen, nicht
mehr ausreichend benetzen.
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Zweck der Erfindung ist es daher, die Fließeigenschaften solcher hochgefüllter
Formmassen zu verbessern.
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Erfindungsgegenstand ist die Verwendung von nichtionogenen oberflächenaktiven
Verbindungen, die einen hydrophoben Rest und eine hydrophile Gruppe enthalten, in
einer Menge bis 5 "/", bezogen auf das Gewicht des Polyesters + Monomeres,
zur Verbesserung der Fließeigenschaften von wasserfreien Formmassen, die ungesättigte
Polyester, daran anpolymerisierbare Monomere, Katalysatoren sowie einen hohen Füllstoffanteil
enthalten. Zum Begriff oberflächenaktive oder grenzflächenaktive Stoffe, deren Molekül
aus einem hydrophoben Rest und einer hydrophilen Gruppe bestehen, vergleiche W i
n n a c k e r - K ü c h -
1 er, »Chemische Technologie«,
Bd. 4, Auflage 1960,
S. 153 und 157.
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Unter Formmassen werden erfindungsgemäß auch Klebe-, Dichtungs- und
Spachtelmassen verstanden. Geeignete, nichtionogene oberflächenaktive Substanzen
sind beispielsweise die bekannten Anlagerungsprodukte des Äthylenoxyds oder Propylenoxyds
an längerkettige Verbindungen mit aktiven Wasserstoffatomen, z. B. an längerkettige
Alkohole, Alkylphenole, Carbonsäuren, Carbonsäureamide, Amine und Mercaptane. Auch
längerkettige Alkohole oder andere nichtionogene Verbindungen sind geeignet, z.
B. Fettalkoholmonoglyceride, Fettalkoholäther oder Fettsäureester von Zuckern oder
Zuckeralkoholen, gemischte Glyceride von Fettsäuren und Milchsäure. Auch oberflächenaktive
Aminoxyde können eingesetzt werden.
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Die erfindungsgemäß verwendeten nichtionogenen oberflächenaktiven
Substanzen lösen sich in den zur Anwendung kommenden Mengen ohne Schwierigkeit in
den Mischungen aus ungesättigtern Polyester und daran anpolymerisierbaren Monomeren.
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Die obengenannten nichtionogenen oberflächenaktiven Verbindungen werden
den Massen in Mengen bis 5 "/" vorzugsweise bis 2 0/" bezogen auf das Gewicht
des Polyesters + Monomeres, zugesetzt. Der Zusatz kann vor oder nach dem Zumischen
des Füllstoffs in beliebiger Weise erfolgen.
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Bei den ungesättigten Polyestern handelt es sich um eine dem Fachmann
wohlbekannte Gruppe von Verbindungen, die ohne Abspaltung flüchtiger Substanzen
härtbar sind. Sie werden in der Regel im Gemisch mit anpolymerisierbaren Monomeren,
wie Styrol, Acryl-oder Methaerylsäureester, Vinylester u. dgl., verwendet. Bevorzugt
wird für diesen Zweck Styrol eingesetzt.
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Erfindungsgemäß werden in erster Linie solche Mischungen aus ungesättigten
Polyestern und daran anpolymerisierbaren Monomeren verwendet, die in ungehärtetem
Zustand bei Zimmertemperatur flüssig sind. Solche Mischungen lassen sich leicht
und ohne besondere Maßnahmen, wie Erwärmen oder Zusatz von Lösungsmitteln, mit den
Füllstoffen mischen. Den Massen können Härtungskatalysatoren sowie gegebenenfalls
Härtungsbeschleuniger zugesetzt werden. Bevorzugt werden solche Härtungsmittel verwendet,
die bereits bei Zimmertemperatur wirksam sind. Der Zusatz dieser Stoffe kann gleichzeitig
mit dem Zusatz derFüllstoffe odervor oder nachderenZugabe erfolgen. Nach Bedarf
können die Massen auch Weichmacher enthalten.
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Als Füllstoffe kommen beispielsweise Sand, Quarzmehl, Ziegelmehl und
andere Gesteinsmehle, Kreide, Gips, Schwerspat, Hochofenschlacke, Ton, Kaolin, Asbest,
Metallpulver oder auch anorganische Pigmente, wie Titandioxyd, Eisenoxyd und Mennige,
in Frage.
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Durch die Erfindung wird es möglich, den z. B. in der Bauindustrie
angewendeten Massen aus ungesättigtem Polyester, daran anpolymerisierbaren Monomeren
und Füllstoff einen wesentlich höheren Füllstoffanteil zuzusetzen als bisher. In
vielen Fällen tritt
dabei trotz niedrigerem Anteil an Polyester
+ Monomerem eine bessere Haftung auf dem Untergrund ein. Bei gleichem Füllstoffanteil
wird die Verstreichbarkeit der Massen und ihre Fähigkeit, den Untergrund zu benetzen
und darauf zu haften, wesentlich verbessert.
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Ein weiterer wesentlicher Vorteil der Erfindung liegt darin, daß man
für die Herstellung der Massen bei gleichem oder sogar höherem Füllstoffanteil eine
wesentlich geringere mechanische Kraft für das Mischen der Komponenten aufwenden
muß als bisher.
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Aus der deutschen Auslegeschrift 1011 551 waren Überzuo,smittel
auf Basis von linearen, ungesättigten Polyestern bekannt. Diese Überzugsmittel werden
in Form einer Lösung auf Oberflächen von Werkstoffen aufgebracht und polymerisiert.
Um zu erreichen, daß die Überzüge glatt und ohne Bildung von Runzeln trocknen, werden
dem Polymerisationsgemisch z. B. Polyäther, die ungesättigte Reste enthalten, zugesetzt.
Geeignete Polyäther sind Umsetzungsprodukte von Äthylenoxyd mit Rizinusöl oder Spermölalkohol.
Bei dieser Vorveröffentlichung handelt es sich um einen anderen Verwendungszweck-
für ungesättigte Polyesterharze als im Falle der vorliegenden Erfindung. In der
Vorveröffentlichung wird zwar festgestellt, daß das Polymerisationsgemisch Füllstoffe
enthalten kann, es ist jedoch von einem besonders hohen Füllstoffanteil nicht die
Rede. Ein solcher kommt auch bei einer Verwendung der Polyesterharze als Anstrichmittel
nicht in Frage. Es konnte daher aus dieser Vorveröffentlichung nicht abgeleitet
werden, daß nichtionogene oberflächenaktive Verbindungen geeignet sind, die Fließeigenschaften
von Massen zu verbessern, die ungesättigte Polyester, daran anpolymerisierbare Monomere
sowie einen hohen Füllstoffanteil enthalten.
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Gegenstand des älteren, nicht vorveröffentlichten deutschen Patents
1 110 409 ist ein Verfahren zur Herstellung von Polymerisationsprodukten
aus ungesättigten Polyesterharzen und monomeren polymerisierbaren Verbindungen unter
Formgebung, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß diese Gemische unter Zusatz
eines aus einer --<,ß-olefinisch ungesättigten Dicarbonsäure oder deren Anhydrid
und einem Oxyalkylierungsprodukt eines mehrwertigen gesättigten aliphatischen Alkohols
erhältlichen Umsetzungsproduktes, das keine oder nur wenige freie Hydroxylgruppen
und pro Estergruppe 0,65 bis 1,2 freie Carboxylgruppen enthält, in an sich
bekannter Weise auspolymerisiert werden. Da die zugesetzten Ester Carboxylgruppen
enthalten, handelt es sich bei diesen Verbindungen nicht uni nichtionogene Stoffe.
Die genannten Ester sind auch nicht oberflächenaktiv. Es ist auch in dem älteren
Recht nicht von Gemischen mit hohem Füllstoffanteil die Rede.
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Beispiel 1
Ein handelsübliches Gemisch aus ungesättigtem Polyester
und Styrol wurde mit steigenden Mengen an Quarzmehl versetzt, bis sich das Produkt
praktisch nicht mehr verstreichen ließ. Dies war nach Zusatz der 21/,fachen Gewichtsmenge,
bezogen auf das Gewicht des Polyesters #' Styrol, der Fall. Der gleiche Versuch
wurde wiederholt mit dem Unterschied, daß dem Gemisch aus Polyester und Styrol vorher
2 Gewichtsprozent eines Anlagerungsprodukts von 5 Mol Äthylenoxyd an
1 Mol des aus Talgfettsäure hergestellten Gemisches primärer Amine zugesetzt
wurden. Es zeigte sich, daß die Masse auch nach Zusatz der 3fachen Gewichtsmenge
an Quarzmehl, bezogen auf das Gewicht des Harzes, noch gut verstreichbar war.
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In gleicher Weise ließ sich die Harz-Füllstoff-Mischung nach Zusatz
von 3 0/" bezogen auf das Gewicht des Gemisches aus Polyester und Styrol,
eines Anlagerungsprodukts von 2 bzw. 3 Mol Äthylenoxyd an einen Fettalkohol
der Kettenlänge C" bis C"
hergestellt aus Kokosfettsäure, auch dann
noch sehr gut verstreichen, wenn die Gewichtsmenge des Quarzmehts dreimal so groß
war als die des Harzes. Die Gemischeließensichnichtnurgutverstreichen,sondern sie
ergaben auch eine vorzügliche Haftung auf Beton. Diese Mischungen ließen sich beispielsweise
mit Vorteil zum Ankleben von Wandplatten verwenden. Beispiel 2 Ein handelsübliches
Gemisch aus ungesättigtem Polyester und Styrol wurde mit der gleichen Gewichtsmenge
Quarzmeht vermischt. Von dieser Mischung wurden Proben von je 200
g entnommen und mit verschiedenen nichtionogenen oberflächenaktiven Substanzen
versetzt. Die Viskosität dieser Proben wurde bei verschiedenem Schergefälle mit
Hilfe des Rotavisko-Gerätes der Firma Haake gemessen. Die zugesetzten Mengen an
oberflächenaktiven Stoffen sowie die erhaltenen Viskositätswerte sind aus der nachstehenden
Tabelle 1 zu ersehen.
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In dieser Tabelle bedeutet
D das Schergefälle. Ferner bedeutet
z. B. »Nonylphenol
+ 2 ÄO« das Anlagerungsprodukt von 2 Mol Äthylenoxyd an
1 Mol Nonylphenol.
| Tabelle 1 |
| Menge des Zusatzes (g) Viskosität in eP |
| Art des Zusatzes auf 100 g |
| Polyester -, Styrol D = 100s-1
D # 250 s --1 |
| - 11350 9750 |
| Fettalkohol C" bis C", hergestellt aus Kokosöl
..... 1,3 8575 8000 |
| Fettalkohol C" bis C" -i- 1 ÄO ..................
1,3 8800 8200 |
| Fettalkohol + 2 ÄO ............................ 1,3
8400 7825 |
| Fettalkohol + 4 ÄO ............................ 1,3
9175 8450 |
| Fettalkohol + 5 ÄO ............................ 1,3
9075 8400 |
| n-Octanol 1 ÄO ................... .......... 1,3 9800 8925 |
| n-Octanol 1,5Ä0 ............................. 1,3
8175 7625 |
| Nonylphenol 6Ä0 ........................... 1,3 9550 8700 |
| Nonylphenol - 7Ä0 ........................... 1,3
9425 8575 |
| Caprinsäure -'' 2 ÄO .......... .................
1,3 8825 8225 |
Beispiel
3
Beispie12 wurde wiederholt mit dem Unterschied,
daß etwas größere Mengen der oberflächenaktiven Substanzen zugesetzt wurden. Die
erhaltenen Ergebnisse sind aus der nachstehenden Tabelle2 ersichtlich.
| Tabelle 2 |
| Menge des Zusatzes (g) Viskosität in cP |
| Art des Zusatzes auf 100 g |
| Polyester + Styrol D # 100 s
D = 250 s-1 |
| - 11350 9750 |
| Fettalkohol Cl, bis C", hergestellt aus Kokosöl
..... 5,0 8250 8100 |
| Fettalkohol C, b#s C, + 2 ÄO ..................
5,0 7325 6675 |
| n-Oetanol + 1,5 AO .............................
5,0 71100 6525 |
| Nonylphenol + 7 ÄO ...........................
5,0 8800 8100 |
| Caprinsäure + 2 ÄO ............................
5,0 9775 8987 |
| Kokosfettsäurediäthanolamid ....................
5,0 8900 8100 |
Beispiel 4 Beispie12 wurde wiederholt mit dem Unterschied, daß als Füllstoff Talkum
an Stelle von Quarzmehl verwendet wurde, und zwar in einer Menge von
50 0/,
des Gewichtes an Polyester + Styrol. Art und Menge der zugesetzten oberflächenaktiven
Substanz und die erhaltenen Ergebnisse sind aus der nachstehenden Tabelle
3 ersichtlich.
| Tabelle 3 |
| Menge des Zusatzes (g) Viskosität in cP |
| Art des Zusatzes auf 100 g |
| Polyester + Styrol D = 100 s-1
D = 250 s |
| 5700 5200 |
| 1,5 5150 4625 Fettalkohol C" bis
C" + 2 ÄO .................. |
Alle in den Beispielen genannten Massen sind nach Zusatz von üblichen Katalysatoren
zu Formteilen aushärtbar.