DE1198267B - Verfahren zur Herstellung eines insbesondere fuer die Bauindustrie geeigneten kunststoffhaltigen Bindemittels - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. α.:

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

C04b

Deutsche KL: 80 b-1/15

1198 267
R31053VIb/80b 6. September 1961 5. August 1965

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines insbesondere für die Bauindustrie geeigneten kunststoffhaltigen Bindemittels.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, ein neues Bindemittel oder eine neue »Mörtel«- oder »Kitt«-Zusammensetzung zu schaffen, die sich zum Verbinden von Mauerwerkeinheiten, z. B. Beton-, Schlacken-, Sinter- und Leichtbaublöcken, Beton-, Schlacken-, Sinter-, Leichtbau- und Backsteinen, Klinkern, Hausteinen und keramischen Ziegeln und Platten in mauerartigen Produkten untereinander oder aneinander eignet. Das neue zementartige Bindemittel soll gegen Feuchtigkeit und Witterungsbedingungen widerstandsfähig sein und gegenüber bisher bekannten Mörtelsorten eine hohe Zugfestigkeit aufweisen, so daß die Erzeugung einer Baueinheit aus Betonprodukten oder Wandabschnitten möglich ist, weil die durch das Bindemittel gebildete Verbindungslinie fester ist als die miteinander verbundenen Blöcke oder Bausteine selbst und daher beim Hantieren oder dem Transport an der Verbindungslinie keine Beschädigung eintritt. Ferner soll es möglich sein, das Bindemittel als Mörtel für Bauwerke in, verglichen mit üblichen Mörtelsorten, verhältnismäßig dünnen Schichten anzuwenden und trotzdem erhöhte Zugfestigkeiten zu erhalten.

Ein weiteres Erfordernis, das das neue Bindemittel für Bauzwecke erfüllen soll ist das, daß es auf Grund seiner hohen Druckfestigkeit und Zugfestigkeit einer

Verfahren zur Herstellung eines insbesondere für die Bauindustrie geeigneten kunststoffhaltigen Bindemittels

Anmelder:

Raybestos-Manhattan, Inc., Passaic, N. J.

(V. St. A.)

Vertreter:

Dipl.-Chem. Dr. rer. nat. I. M. Maas, Patentanwalt, München 23, Ungererstr. 25

Als Erfinder benannt:

William Frederick Beckwith, Ansonia, Conn.

(V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 12. September 1960 (55138)

Die Epoxydharze, die als Harzbinderbestandteil gemäß der Erfindung verwendet werden können, sind komplexe, polymere Reaktionsprodukte von mehrwertigen Phenolen mit mehrwertigen Halogenhy-

Stahlverstärkung in der Mörtelverbindung nicht mehr 30 drinen, wie Epichlorhydrin und Glycerindichlorbedarf, die bei Ziegelblöcken vom Zement-, Schlacken-, hydrin. Gewöhnlich wird das difunktionelle Chlor-Sinter- oder Leichtbautyp normalerweise nötig ist, und hydrin in Mengenverhältnissen verwendet, die über daß es eine Eigenflexibilität besitzt, auf Grund welcher die dem mehrwertigen Phenol äquivalente Menge die Notwendigkeit für die üblichen Dehnungsfugen hinausgehen, jedoch unter der Menge liegen, die dem entfällt, wie sie bisher bei Zementblockkonstruktionen 35 Doppelten der äquivalenten Menge entspricht. Die angewandt wurden. Umsetzung wird in Gegenwart von kaustischem

Die gestellte Aufgabe wird durch das erfindungs- Alkali durchgeführt, das gewöhnlich wenigstens in der gemäße Verfahren gelöst, das dadurch gekennzeichnet Menge, die zum Binden des aus dem Halogenhydrin ist, daß man hydraulischen Zement, Wasser zum Ab- freigesetzten Halogenwasserstoffs nötig ist, gewöhnbinden dieses Zements, ein synthetisches, bei gewöhn- 40 lieh jedoch im Überschuß angewandt wird. Die erlicher Temperatur härtbares wärmehärtendes Harz, haltenen Produkte können endständige Epoxydwie ein Epoxydharz und ein bei gewöhnlicher Tempe- gruppen oder endständige Epoxydgruppen und endratur wirkendes Härtungsmittel für dieses Harz, wie ständige primäre Hydroxylgruppen enthalten. In dem ein Polyamid oder Polysulfid, miteinander vermischt. komplexen Reaktionsgemisch liegen die endständigen Vorzugsweise setzt man außerdem einen Weich- 45 Epoxydgruppen gewöhnlich im Überschuß über die macher, wie einen Kautschuklatex, zu. endständigen primären Hydroxylgruppen vor. Zu

Eine vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß man Kautschuklatex mit dem hydraulischen Zement

und Wasser vermischt, das Harzmaterial mit dem 50 Aldehyden oder Ketonen, wie Formaldehyd, Acet-Härtungsmittel vermischt und dann diese getrennt aldehyd, Aceton, Methyläthylketon, vorzugsweise hergestellten Mischungen miteinander vermischt.

Beispielen für mehrwertige Phenole gehören unter anderem Resorcin und vorzugsweise die verschiedenen Bisphenole, die bei der Kondensation von Phenol mit

Aceton oder Formaldehyd, gebildet werden.

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Das Molekulargewicht des Epoxydharzes kann Da die Aminogruppen bei der Härtung des Epoxyddurch die Mengenverhältnisse der Reaktionsteilnehmer harzes rascher reagieren, ist die Verwendung von PoIysowie durch das Ausmaß bis zu welchem die Um- amiden mit überschüssigen Aminogruppen bevorzugt, Setzung durchgeführt wird, eingestellt werden. Das Eine langsamer verlaufende Härtung kann durch die Molekulargewicht des Harzes ist zwar nicht von be- 5 Verwendung derjenigen Polyamide erzielt werden, die sonderer Bedeutung, doch soll das Harz in Form einer einen Überschuß an Carboxylgruppen über die Flüssigkeit vorliegen. Aminogruppen aufweisen.

Wenn die Epoxydharze fest sind, können sie in Die bei der Herstellung der Polyamiden verwendeten

einem ^ Lösungsmittel, wie Äthylenglycol, Methyl- polymeren Fettsäuren sind solche, die bei der PoIy- oder Äthyläther oder in einem reaktionsfähigen Ver- io merisation von trocknenden oder halbtrocknenden dünnungsmittel, wie Allylglycidyläther oder Butyl- Ölen oder den freien Säuren oder einfachen Estern glycidyläther gelöst werden. Die Harze können ferner solcher Säuren mit aliphatischen Alkoholen gebildet durch Weichmacher, wie Dibutylphthalat, modifiziert werden. Zu geeigneten trocknenden oder halbsein. Außerdem enthalten die handelsüblichen Epoxyd- trocknenden Ölen gehören Sojaöl, Leinsamenöl, harze und Härtungsmittel häufig Weichmacher, so daß 15 Tungöl, Parillaöl, Oiticicaöl, Baumwollsaatöl, Maisöl, kein zusätzlicher Weichmacher nötig ist. Tallöl, Sonnenblumenöl, Safloröl, dehydratisiertes

Die erfindungsgemäß verwendeten, im Handel er- Rizinusöl u. dgl. Bei dem Polymerisationsverfahren hältlichen Epoxydharze sind Gemische aus Poly- für die Herstellung der polymeren Fettsäuren vermeren, wobei der Hauptbestandteil des Harzes aus den binden sich die Fettsäuren mit ausreichenden Doppel·· Polyglycidyläthern von mehrwertigen Phenolen, z. B. 20 bindungsfunktionen zum größten Teil unter Bildung Bisphenol A, und Epichlorhydrin besteht. Durch Ver- eines Gemisches aus zweibasischen und höheren Wendung eines Überschusses von Epichlorhydrin polymeren Säuren. Die üblichste dieser dimerisierten werden die flüssigen Polymeren mit niedrigerem Säuren ist Dilinolsäure. Unter die hier gebrauchte Molekulargewicht gebildet, während bei höheren An- Bezeichnung »polymere Fettsäuren« sollen auch die teilen an Bisphenol feste Harze mit höherem Mole- 25 polymerisierten Säuregemische fallen, die gewöhnlich kulargewicht entstehen. einen überwiegenden Anteil an dimeren Säuren, eine

Ein typisches Beispiel für ein geeignetes Epoxyd- geringe Menge trimerer und höher polymerer Säuren harz ist das unter der Bezeichnung Araldite 502 be- und etwas restliches Monomeres enthalten,
kannte bernsteinfarbene, flüssige Epoxydharz mittlerer Diese polymeren Fettsäuren können mit einer Reihe

Viskosität bei Zimmertemperatur mit einem Epoxyd- 30 aliphatischer Polyamine zur Bildung des Polyamidwert von 0,355 bis 0,400 je 100 g, ein Produkt der harzes umgesetzt werden. Die Amidierungsreaktion Ciba Products Corporation. Ein weiteres ist das unter kann unter den üblichen für diesen Zweck angeder Bezeichnung Epon 828 bekannte Produkt Shell wandten Bedingungen erfolgen. Polyamide dieser Art Chemical Corporation, das ein flüssiges Epoxydharz haben gewöhnlich Molekulargewichte im Bereich von mit einem Epqxydäquivalent von 180 bis 195 g Harz 35 1000 bis 10 000.

darstellt (1-g-Äquivalent Epoxyd je 180 bis 195 g Beispiele für geeignete handelsübliche Produkte sind

Harz). Ein weiteres Epoxydharz ist das unter der Be- die Versamide 125, 115 oder 140, die von General zeichnung Epi-Rez 507 bekannte Produkt der Devoe Mills, Inc., hergestellt werden. Sie werden durch die & Reynolds Co., Ins., mit einer Viskosität von 450 bis Kondensation von dimerisierten oder trimerisierten 65OcP bei 25°C und einem Gewicht von 375 bis 400 40 ungesättigten Fettsäuren pflanzlicher Öle, z. B. Dije Epoxyd. linolsäure, mit aliphatischen Aminen, wie Äthylen-

Ein verwendbares festes Epoxydharz ist das unter diamin, erhalten. Versamid 125 ist eine Flüssigkeit der Bezeichnung Epon 1001 bekannte Produkt mit mit einer Viskosität von 80 bis 120 Poise bei 4O⁰C. einem Erweichungspunkt von 65 bis 75° C und einem Die Epoxyd- und Polyamidharze können mitein-

Epoxydäquivalent von 425 bis 550. Ein weiteres ist 45 ander vermischt werden und bilden dann eine Komdas unter der Bezeichnung Epi-Rez 520 bekannte ponente des erfindungsgemäßen Bindersystems. Das Produkt mit einem Erweichungs- oder Schmelzpunkt Mengenverhältnis der beiden Harze kann innerhalb von 65 bis 75° C und einem Epoxydäquivalent von 450 bestimmter Grenzen schwanken. Im allgemeinen bis 525. Die flüssigen und festen Epoxydharze können liegen die auf das Gewicht bezogenen Mengen des miteinander in Mengenverhältnissen erhitzt werden, 5° Epoxydharzes und des Polyamidharzes innerhalb die zur Bildung normalerweise flüssiger Harzgemische eines Epoxyd-Polyamid-Verhältnisses von etwa 10: 90 geeignet sind. bis etwa 70: 30. Bevorzugt ist ein Epoxyd-Polyamid-

Das bei gewöhnlicher Temperatur wirkende flüssige Verhältnis von etwa 60:40. Mit steigender Menge des Härtungsmittel für das erfindungsgemäße Epoxyd- Polyamidhärtungsmittels nimmt die Flexibilität zu harzbindersystem kann ein Polyamidharz, z. B. ein 55 und die Festigkeit ab.

aus einer polymeren Fettsäure und einem aliphatischen Andere bei gewöhnlicher Temperatur wirksame

Polyamin stammendes Harz sein. Für diese Polyamide flüssige Härtungsmittel für die Epoxydharze können beispielhaft sind diejenigen, die durch Umsetzung gleichfalls verwendet werden, z. B. die Polysulfide, polymerer Fettsäuren mit Äthylendiamin und/oder wie Thiokol Liquid Polymer LP-8, das ein flüssiges Diäthylentriamin hergestellt werden. Es ist möglich, 60 Polythiodithiolpolymeres von niedrigem Molekular-Harze mit endständigen Aminogruppen oder end- gewicht darstellt und aus 98 Molprozent Bis-(2-chlorständigen Carboxylgruppen oder solche Harze her- äthyl)-methylal und 2 Molprozent Trichlorpropan zustellen, worin einige der endständigen Gruppen hergestellt wird.

Aminogruppen und andere Carboxylgruppen sind. Da Weitere bei gewöhnlicher Temperatur härtbare

sowohl die Aminogruppen als auch die Carboxyl- 65 synthetische Harze, die an Stelle aller oder eines Teils gruppen für die Härtung der Epoxydharze wirksam der oben beschriebenen Epoxydharze verwendet sind, steht eine große Auswahl für diesen Zweck werden können, sind die Harze auf Grundlage von brauchbarer Vertreter dieser Polyamide zur Verfügung. Resorcin. So werden durch Umsetzung von 1 Mol

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Resorcin mit wesentlich weniger als 1 Mol Form- Wasser 19,4

aldehyd Harze erhalten, die in einem Lösungsmittel, flüssiges Epoxydharz aus Epychlor-

gewöhnlich Wasser und Alkohol, gelöst werden hydrin und Bisphenol-A 12,45

können. Durch Einstellung des pH-Wertes auf etwa 7 bei gewöhnlicher Temperatur wirkenwird eine Klebstoffgrundlage gebildet, die in Gegen- 5 des flüssiges Härtungsmittel, erwart eines Härtungsmittels, gewöhnlich Formalin oder halten durch Kondensation von Di-

Paraformaldehyd, gehärtet werden kann. In ent- linolsäure mit Äthylendiamin 7,7

sprechender Weise können mischpolymere Phenol-

Resorcin-Formaldehyd-Kleber erhalten werden, die Zur Herstellung des Kitts oder Mörtels wird der

bei einem pH-Wert von etwa 8 härten. io wäßrige Latex mit trockenem hydraulischem Zement

Ein als Penacolite Adhesive G-1215 bekanntes Han- (_grau oder weiß) vermischt, wobei das für den Zement delsprodukt der Koppers Company, Inc., kann ver- erforderliche zusätzliche Wasser zuerst zu dem Latex wendet werden. Dieses Produkt besteht aus zwei zugesetzt und mit diesem vermischt wurde. Der Port-Bestandteilen, von denen das eine als G-1215A be- landzement hat keine Wirkung auf den Latex und zeichnet wird und eine alkoholisch-wäßrige Lösung 15 coaguliert ihn nicht.

eines teilkondensierten Phenol-Resorcin-Formaldehyd- Das flüssige Harzmaterial wird getrennt mit dem

harzes darstellt, und von denen das andere als G-1215B bei gewöhnlicher Temperatur wirkenden Härtungs-

bezeichnet wird und ein aus Paraformaldehyd und mittel vermischt.

Wallnußschalenmehlfüllstoff bestehendes braunes Pul- Diese beiden getrennten Vormischungen werden

ver ist. Das Harz und der Härter beginnen zu re- 20 dann miteinander vermischt, worauf die Coagulation

agieren, sobald sie vermischt werden und härten zu des Latex einsetzt und die Härtung des Harzes be-

einem festen Gel bei Zimmertemperatur. ginnt, was daraus zu ersehen ist, daß das Gemisch

Die verwendeten Latices können einen handeis- in etwa 1 Minute von einer glatten Flüssigkeit in eine

üblichen Feststoffgehalt, z.B. von etwa 45%, auf- schwere Paste oder einen Teig übergeht,

weisen, worin die Elastomeren Naturkautschuk oder 25 Etwa verwendete Füllstoffe können entweder in die

synthetischer Kautschuk, beispielsweise Styrolkau- Vormischung aus dem hydraulischen Zement und dem

tschuksorten, wie Polystyrol oder Copolymere aus Latex oder in das fertige Gemisch eingeführt wer-

Styrol und Butadien oder Acrylnitril, Polychloropren, den.

Butylkautschuk u. dgl., sein können. Das fertige Gemisch oder der fertige Mörtel oder

Der eingeführte Latex steigert nicht nur die Flexi- 30 Kitt bleibt etwa 1 bis 2 Stunden plastisch, während

bilität und vermindert die Sprödigkeit der gehärteten welcher Zeit er mit geeigneten Auftragseinrichtungen

Zusammensetzung, sondern führt auch zu einem je nach seiner Konsistenz oder Viskosität, z. B. einer

glatten, cohäsiven, viskosen Zustand im ungehärteten Bürste, einer Spatelwalze oder einer Dichtungsspritze

Gemisch, der bei dessen Verteilung unterstützend angewandt werden kann.

wirkt. Seine Aufnahme bewirkt auch eine raschere 35 Der Bedarf für die bei Zementblockkonstruktionen

Härtung der fertigen Masse. bisher üblichen Dehnungsfugen entfällt, weil das Harz

Der hydraulische Zement kann Portlandzement, und der Latexfeststoffgehalt gemäß der Erfindung dem

Romanzement, Schlackenzement, Puzzolan u. dgl. Mörtel Biegsamkeit verleihen,

oder ein Gemisch daraus sein. Aus Zementblöcken hergestellte und durch den

Geringe Mengen an Detergentien oder Netzmitteln 40 erfindungsgemäß hergestellten Mörtel verbundene

können gleichfalls in das dem Zement zugesetzte Bauten weisen eine ausreichende Festigkeit auf, um

Wasser eingeführt werden. eine Stahlverstärkung in den Mörtelverbindungen

Die die erfindungsgemäße Masse bildenden Bestand- überflüssig zu machen.

teile können in folgenden Verhältnissen oder Gewichts- Die Masse ist feuerbeständig. Sie bedarf keiner

teilen angewandt werden: 45 Wärmehärtung. Sie verfestigt sich in etwa 10 Minuten

Hydraulischer Zement 25 bis 200 ^so weitgehend, daß ein Zementblock mit dem anderen

Latexfeststoffe 2 bis 15 ^{m emer} solchen Verbindung bleibt, die ausreicht, daß

\y_asser " ' 8 bis 25 ^{er onne} Stütze gehoben werden kann. Miteinander

Harz .!!!.!.!!! .!!!'" IO bis 100 verbundene Blöcke oder Bausteine besitzten im

Härtungsmittel '.'.'. !!!."" 5 bis 75 ⁵° Gegensatz ^zu der Verbindung mit üblichem Mörtel

eine solche Zugfestigkeit, daß vorgefertigte Wandteile

Modifizierungsmittel, wie Sand, Ton, Calcium- für eine spätere Aufstellung an Ort und Stelle zucarbonat und ähnliche Füllstoffe oder Gemische sammengesetzt werden können,
daraus, können in Anteilen von 0 bis 200 Gewichts- Zur Herstellung eines Wandteils aus Zementteilen zugesetzt werden. Derartige Füllstoffe sind ₅₅ blöcken mit den Abmessungen von 20 · 20 · 40 cm Streckmittel, die zur Ersparnis zugesetzt werden können Streifen oder Wülste von 8,2 mm Durchkönnen, die jedoch unter Umständen die Zugfestigkeit messer aus einer Dichtungsspritze in der Weise aus- und andere Eigenschaften des fertigen Produkts gepreßt werden, daß zwei Streifen von 20 cm Länge herabsetzen. an einem Ende und zwei Streifen von 40 cm Länge auf

Das folgende Beispiel erläutert die Erfindung. 60 der oberen Fläche aufgebracht werden und das Teil

auf diese Weise aufgebaut wird.

Beispiel Im folgenden wird ein Beispiel für die Verbund-

Es werden folgende Ausgangsstoffe in den an- festigkeit von gebrannten roten Tonziegeln, die^mit

gegebenen Gewichtsteilen verwendet: ^{der m de}** vorstehenden Beispiel beschriebenen Masse

65 miteinander verbunden sind, zur Veranschauhchung

Portlandzement 50 der Unterschiede zwischen der vorliegenden Erfindung

Butadien-Styrol-Latex und dem üblicherweise verwendeten Mörtel wieder-

(45 % Feststoffe) 8 gegeben.

7	4	11	Taj	8	29
	3,5 26	3,5 bis 4,9 28		20	3,5 bis 4,9 28
üblicher Mörtel kg/cma erfindungsgemäßer »Mörtel« kg/cm2				3,5 bis 4,9 28
	se

Nach 28 bis 29 Tagen versagt der übliche Mörtel an der Verbindungslinie zwischen dem Ziegel und dem Mörtel, wohingegen bei Verwendung der erfindungsgemäß hergestellten Masse nach 4 Tagen ein Versagen bezüglich des Zusammenhalts in den Ziegeln, jedoch nicht an der Verbindungslinie auftritt.

Bei einer weiteren Festigkeitsprüfung für Vergleichszwecke zeigten 9,5 mm starke Mauerzementmörtelverbindungen eine Druckfestigkeit von 151,9 kg/cm^a (2170 psi) nach 1 Tag und von 169,4 kg/cm² (2420 psi) nach 28 Tagen im Mittel. Im Gegensatz hierzu besitzen mit der erfindungsgemäß hergestellten Masse hergestellte Verbindung von 0,8, 1,6 und 3,2 mm Stärke bei den Prüftemperaturen von 21, 38 und 65°C (70,100, und 150⁰F) allesamt Druckfestigkeiten von über 3500 kg/cm² (50 000 psi).

Außer zur Auf mauerung kann die erfindungsgemäß hergestellte Masse als Dichtungs- und Bindemittel für beispielsweise Schwimm- und Plantschbecken, Terrassen und Treppen, als Ersatz für Teer auf Straßen zum Auffüllen von Rissen, Land- und Stadtstraßeneinfassungen, Hausvorhallen und -höfe, Zementfußböden für Garagen, die Reparatur von Ziegelkaminen und Stucküberzügen, Deiche, Betonröhren, für Wasserversorgungsnetze, Faulbehälter aus Beton, vorgespannten Beton und viele andere Zwecke verwendet werden.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung eines insbesondere für die Bauindustrie geeigneten kunststoffhaltigen Bindemittels, dadurch gekennzeichnet, daß man hydraulischen Zement, Wasser zum Abbinden dieses Zements, ein synthetisches, bei gewöhnlicher Temperatur härtbares wärmehärtendes Harz, wie ein Epoxydharz, und ein bei gewöhnlicher Temperatur wirkendes Härtungsmittel für dieses Harz, wie ein Polyamid oder Polysulfid, miteinander vermischt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man außerdem einen Weichmacher, wie einen Kautschuklatex, zusetzt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man Kautschuklatex mit dem hydraulischen Zement und Wasser vermischt, das Harzmaterial mit dem Härtungsmittel vermischt und dann diese getrennt hergestellten Mischungen miteinander vermischt.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Patentschriften Nr. 827 917, 825 522;
Zeitschrift »Zement-Kalk-Gips«, 1950, S. 185;
Zeitschrift »Seifen-Öle-Wachse«_s 1957, S. 379.

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