DE2127908C3

DE2127908C3 - Verfahren zur Herstellung einer gehärteten Mischung auf der Basis einer wässrigen, ein anorganisches Bindemittel enthaltenden Elastomerendispersion

Info

Publication number: DE2127908C3
Application number: DE2127908A
Authority: DE
Inventors: David Gordon Harpenden Hertfordshire Coe
Original assignee: EI Du Pont de Nemours and Co
Current assignee: EIDP Inc
Priority date: 1970-06-05
Filing date: 1971-06-04
Publication date: 1986-07-10
Also published as: CA1017477A; NL7107709A; GB1317603A; JPS5111134B1; ZA713198B; DE2127908A1; ES391933A1; DE2127908B2; NL155288B; BE768113A; FR2095875A5

Description

a) Portlandzement, Tonerdezement und/oder Gips in einer Menge von 15 bis 100 Gew.-Teilen pro 100 Gew.-Teile Elastomeres und

b) einer im wesentlichen nichtflüchtigen, hydrophoben organischen Flüssigkeit aus der Gruppe Leichtöl, vorzugsweise naphthenisches Öl, aromatisches Petroleumöl, das gegebenenfalls alkyliert oder chloriert ist, Lösungsmittelverschnitte von Teer- oder Bitumenfraktionen, paraffinisches öl, natürliche oder synthetische höhererwässerunlösliche Ester oder flüssige Polymere, wobei die Menge an Komponente b) 0,5 bis 1 Gew.-Teil pro 1 Gew.-Teil an Komponente a) beträgt, dabei aber klein genug ist, um mit dem^lastomeren verträglich zu sein,

und daß man die Mischung zu einer gehärteten Zusammensetzungaushärten läßt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Feststoffgehalt der genannten Dvpersionen an natürlichen oder synthetischen Elastomeren 30 bis 70 Gew.-%, vorzugsweise 45 bis 70 Gew.-%, beträgt

3. Verfahren nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man zusätr'ich eine wäßrige Dispersion eines thermoplastischen Materials in einer Menge von bis zu 100 Teilen thermoplastischen Materials pro 100 Teile des Elastomeren zugibt

Härtbare elastomere Mischungen auf Basis einer wäßrigen Dispersion eines natürlichen oder synthetischen Elastomeren sind bekannt Diese Mischungen haben jedoch den Nachteil, daß dickere Bereiche oder Oberzüge sehr langsam härten. In der ersten Härtungsstufe bildet sich eine Haut an der der Luft ausgesetzten Oberfläche, und das durch diese Haut eingeschlossene Wasser kann nur langsam durch Diffusion und Verdampfen oder durch Ausschwitzen entweichen.

Dies ist nicht nur ein langsamer Vorgang (beispielsweise werden bei Verwendung eines Neopren-Latex als Dispersion für eine 2 cm dicke Schicht Zeiten von etwa bis 2 Wochen benötigt), sondern es treten auch erhebliche Schrumpfungen ein, die dann Anlaß zu Rissen geben.

Es ist bereits vorgeschlagen worden, einen Elastomer-Latex zur Herstellung von anderen Arten härtbarer Mischungen zu verwenden, indem man ihn mit Portlandzement und einem Zuschlagstoff vermischt, um einen Beton zu erhalten, der einen gewissen Grad an Flexibilität aufweist. So wurde schon vorgeschlagen, 5 bis 20 Teile Neoprenfeststoffe (in Latexform) zu 100 Teilen Portlandzement zu geben mit beispielsweise 300 Teilen Zuschlagstoffen. Auf diese Weise werden die physikalischen Eigenschaften des gehärteten Betons verbessert, jedoch ist ein erheblicher Nachteil darin zu sehen, daß die Betonmischung nur eine sehr kurze Zeit verarbeitbar bleibt Die in der Betonmischung anwesenden Ionen verursachen die Koagulierung des Elastomerlatex, so daß die Zeit, während der das Material geformt werden kann, sehr beschränkt ist Andererseits neigt der Latex dazu, die Teilchen des Zementes, wo die Konzentrationen an Ionen am größten sind, zu

Ό koagulieren, und die Teilchen sind dadurch mit Kautschuk beschichtet Dadurch wird der Zutritt von Wasser zu den Zementteilchen erschwert und die endgültige Aushärtung des Betons wird verzögert Außerdem ist das Produkt, wenn es auch elastischer ist als normaler Beton, immer noch ziemlich hart und zeigt keine elastomeren Eigenschaften.

Aus der GB-PS 9 78 234 sind härtbare, wäßrige Elastomerendispersionen mit Zement oder Gips bekannt, die auch Weichmacher oder Harze enthalten können. Bei der Verarbeitung dieser Dispersionen werden die Füllstoffe zunächst mit einem wasserlöslichen (hydrophilen) Bindemittel agglomeriert Das Bindemittel löst sich dann in der Mischung auf, während sich der Feststoff absetzt Die Verwendung von

2> hydrophoben Flüssigkeiten ist der britischen Patent-' schrift nicht zu entnehmen.

- In der BE-PS 7 29 932 ist die Herstellung von Mischung aus Elastomeren, Bindemitteln, Zement und mineralischen Füllstoffen beschrieben. Das Problem der Vermeidung einer vorzeitigen Koagulierung wird in "dieser Patentschrift nicht angesprochen, und das Vermischen einer hydrophoben Flüssigkeit mit einem Zement oder mit Gips wird darin nicht erwähnt

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung einer gehärteten Mischung auf der Basis einer wäßrigen Dispersion eines natürlichen oder synthetischen Elastomeren mit einem anorganischen Bindemittel zu schaffen, das eine günstige Verarbeitungszeit hat und selbst dort eine im wesentlichen einheitliche Härtung ermöglicht, wo das elastomere Produkt eine größere Dicke aufweist
Die Erfindung wird in Patentanspruch 1 definiert.
Im erfindungsgemäßen Verfahren muß man darauf achten, daß der als Koaguliermittel dienende Zement oder Gips zunächst mit der hydrophoben organischen Flüssigkeit vermischt wird, bevor die Vermischung mit der wäßrigen Dispersion erfolgt. Diese Reihenfolge des Vermischens ist Für den Erfolg der Erfindung wichtig. Wenn man das Abmischen der verschiedenen Bestandteile in der genannten Weise vornimmt, verlaufen die Koagulierung der Dispersion und die Härtung der Mischung in kontinuierlicher und einheitlicher Weise. Dies wird erzielt durch die einheitliche Verteilung des Koaguliermittels innerhalb der Mischung, bevor eine merkbare Koagulierung stattfindet

Im folgenden werden die Bestandteile der erfindungsgemäß verwendeten Mischung näher beschrieben.

Wäßrige Dispersion eines natürlichen
oder synthetischen Elastomeren

Es kann eine wäßrige Dispersion jedes natürlichen oder synthetischen Elastomeren verwendet werden. Die Dispersion kann im Falle eines synthetischen Elaslome_b5 ren durch Emulsionspolymerisation hergestellt werden. Man kann jedoch die Dispersion auch aus den trockenen Elastomeren oder in Lösung oder einem organischen Lösungsmittel herstellen.

Im allgemeinen ist es erwünscht, eine Dispersion mit einem hohen Anteil an Feststoffen zu verwenden. Die Dispersion weist vorzugsweise einen Feststoffgehalt, von 30 bis 70 Gew.-%, insbesondere 45 bis 70 Gew.-%, auf, wobei der genaue Anteil von der Art der Dispersion abhängt. Bei Dispersionen mit verhältnismäßig geringem Feststoffgehalt kann es notwendig sein, größere Mengen an Feststoffen, wie beispielsweise Füllstoffe, zuzufügen, um eine Schrumpfung zu vermeiden. Unabhängig vom Feststoffgehalt der Dispersion soll die gesamte Mischung einen hohen Feststoff gehalt, vorzugsweise von wenigstens 60 Gew.-%, aufweisen, damit eine Schrumpfung weitgehend vermieden wird.

Besonders für das Verfahren der vorliegenden Erfindung geeignete Dispersionen sind Neopren-Latices, d. h. Dispersionen von Chloroprenpolymeren und -copolymeren. Der Neopren-Latex kann ein Gelpolymerisat (d.h. teilweise vernetzt) oder jeder andere handelsübliche Typ sein. Bevorzugt wird ein Neopren-Latex mit einem niedrigen bis mittleren Gelanteil wegen seiner guten Verträglichkeit mit einer Vielzahl von organischen Flüssigkeiten, wobei dennoch ein Produkt erhalten wird, bei dem ein Erweichen bei erhöhter Temperatur, wie es für unvemetzten Neoprenkautschuk typisch ist, vermieden wird. Neopren ist wegen seiner guten physikalischen Eigenschaften, seiner chemischen Resistenz gegen beispielsweise Ozon und öle und seiner Witterungsbeständigkeit ein besonders geeignetes Elastomer.

■ Andere geeignete Kautschuk-Latices sind solche von Naturkautschuk, Styrol/Butadien-Kautschuk (SBR), insbesondere SBR mit niedrigem Styrolanteil, carboxyliertem SBR, vorvulkanisierteiii Nate/kautschuk und Acrylnitril/Butadien-Kautschuk (Hitrilkautschuk). Ein Latex eines Fluorelastomeren kann i..ich verwendet werden, beispielsweise ein Copolymeres aus Vinylidenfluorid und Hexafluorpropylen. Geeignete Mischungen dieser Polymeren sind ebenfalls verwendbar. Weitere als Latices geeignete Elastomere sind chlorsulfonierte Polyäthylene, Copolymerisate aus Isobutylen und Isopren, Copolymerisate aus Äthylen und Propylen, Terpolymere aus Äthylen, Propylen und einem Dien, Polyacrylate und Polyurethane.

Portland- oder Tonerdezement oder Gips (Koaguliermittel)

Die genannten Koaguliermittel nehmen Wasser aus der Dispersion auf und verursachen auf diese Weise eine Koagulierung des in der Dispersion enthaltenen Elastomeren. Dadurch, daß das Wasser vom Koaguliermittel aufgenommen wird und nicht einfach verdampft, wird ferner das Schrumpfen der Mischung während des Härtens vermindert. Das während des Härtens durch das Koaguliermittel aufgenommene Wasser wird ferner unter don Verwendungsbedingungen des Produktes nicht wieder freigesetzt. Das Koaguliermittel neutralisiert außerdem die Ladung in den Teilchen der Dispersion. Ein so gebildetes Gel weist bessere physikalische Eigenschaften auf und neigt weniger zur Rißbildung beim Aushärten als ein Gel, bei dem das Wasser einfach entfernt wurde.

Das bevorzugte Koaguliermittel ist Portlandzement. Dieses Material sollte insbesondere in Verbindung mit einem aniouischen Latex verwendet werden. Im allgemeinen werden 25 bis 100 Teile Portlandzement je 100 Teile Elastomeres verwendet, falls die Dispersion Neopren-Latex ist (das sind 25 bis 100 Gew.-Teile Zement pro 100 Teile an elastomeren Feststoffen In der Dispersion). Es können z. B. 15 Teile Portlandzement je 100 Teile Elastomeres genügen; in diesem Falle wird e|n_ verhältnismäßig weiches Produkt erhalten. lOOTeiFe.

Portlandzement pro 100 Teile Elastomeres sind eine geeignete Obergrenze für die meisten Anwendungen.

Anstelle von Portlandzement kann auch Tonerdezement (in den genannten Mengenbereichen) verwendet werden. Beide Zementarten haben in zweifacher

ίο Hinsicht wirkende Koagulieningseigenschaften, indem sie Wasser aufnehmen und außerdem die Dispersion als Wirkung der Neutralisation der elektrischen Teflchen der suspendierten Partikel entstabilisierea Auch Gips eignet sich als KoaguIiermitteL Die genennten Koaguliermitteltypen können auch zusammen verwendet werden.

Hydrophobe organische Flüssigkeit

Der Zweck der organischen Flüssigkeit ist, die Reaktion des Wassers mit dem Koaguliermittel und die Befreiung der koagulierenden Ionen daraus zu verzögern. Um also wirksam zu werden, muß die organische Flüssigkeit als eine Beschichtung der Teilchen des Koaguliermittels vorhanden sein.

Die organische Flüssigkeit soll im wesentlichen nichtflüchtig sein; eine Mindestsiedetemperatur von etwa 250° C bei Atmosphärendruck reicht aus. Jedoch kann eine geringere Menge eines Lösungsmittels anwesend sein, um die Viskosität einer Flüssigkeit auf einen geeigneten Wert zu vermindern oder um einen Feststoff zu verflüssigen oder aufzulösen. Solche Lösungsmittel sind oftmals verhältnismäßig flüchtig und gehen allmählich aus der gehärteten Zusammensetzung verloren. Im allgemeinen sollen solche Lösungsmittel nicht mehr als 30 Gew.-% der organischen Flüssigkeit ausmachen.

Eine Art an organischen Flüssigkeiten, die sich besonders zusammen mit Neopren-Laticss bewährt hat, ist das sogenannte Leichtöl. Ein geeignetes öl ist ein naphthenisches öl, wie es in der Kaueschukindustrie häufig verwendet wird. Naphthenische öle haben 40 bis 50% an Kohlenstoffatomen in paraffinischen Seitenkefc» ten, während der Rest in aromatischen und naphthenisehen Ringen vorliegt. Es wurde festgestellt, daß mit einem Neopren-Latex bis zu 100 Teile eines solchen

Öles pro 100 Teile Elastomeres verwendet werden können.

Gewisse Füllstoffe haben die Eigenschaft, einen Teil

so dej Öles aufzunehmen. Falls darum solche Füllstoffe verwendet werden, kann mehr öl eingesetzt werden als es sonst mit dem Anteil des verwendeten Elastomeren gewöhnlich verträglich ist.

Als organische Flüssigkeiten eignen sich ferner

verschiedene andere aromatische öle auf Erdölbasis (Petroleumöle), alkylierte aromatische Fraktionen und chlorierte aromatische Fraktionen sowie Lösungsmittelverschnitte von Teer- oder Bitumenfraktionen, welche einen Anteil an Lackbenzin oder einem anderen Lösungsmittel enthalten. Alle diese Öle neigen dazu, Dispersionen zu entstabilisieren und sollten darum nicht in zu großen Mengen eingesetzt werden. Für Neopren-Latices können bis zu 70 Teile solcher öle pro 100 Teile Elastomeres eingesetzt werden, ohne daß eine Eatstabi-

(,5 listening stattfindet, während Latices, die weniger stabil gegen Öle sind, wie Naturkautschuk oder Styrol/Butadien-Kautschuk (SBR), in Gegenwart von mehr als 15 Teilen pro 100 Teile Polymeres eines solchen Öles

koaguliert werden.

Weitere geeignete organische Flüssigkeiten sind parafFmische öle. Sie enthalten 50% oder mehr ihrer Kohlenstoffatome in paraffinischen Seitenketten, während der Rest überwiegend in naphthenischen Ringen vorliegt Diese öle zeigen eine geringe Tendenz, Dispersionen zu entstabilisieren, und sind darum besonders geeignet für weniger ölbeständige Dispersionen, wie Naturkautschuk-Latices, bei denen man bis zu 40 oder 50 Teile des Öles pro 100 Teile Elastomeres einsetzen kann.

Höhere Paraffine können verwendet werden, z. B. mit Naturkautschuk-Latices; deren Molekulargewicht sollte hoch genug sein, um sicherzustellen, daß sie aus der gehärteten Zusammensetzung nicht austrocknen.

Eine andere Klasse geeigneter organischer Flüssigkeiten sind höhere, wasserunlösliche Ester. Es können entweder die natürlichen, pflanzlichen oder tierischen öle, wie Leinöl oder Ricinusöl, oder die synthetischen Ester, wie sie im allgemeinen als Weichmacher für thermoplastische Polymere Verwendung finden, beispielsweise Dioctylphthalat oder Trikiesylpiiosphat, verwendet werden. Solche Ester sind besonders mit Nitrilkautschuken verträglich. Sie haben jedoch nachteilige Wirkungen auf die physikalischen Eigenschaften einiger Kautschukarten.

Ferner eignen sich als organische Flüssigkeiten flüssige Polymere, wie Cumaron-Inden-Polymere oder Lösungen von geeigneten hydrophoben Stoffen, wie Elastomeren oder Polymeren (beispielsweise Neopren), in organischen Lösungsmitteln.

Man muß darauf achten, daß die organische Flüssigkeit in Beziehung zu den anderen Bestandteilen der Mischung, insbesondere zu der Dispersion des Elastomeren, ausgewählt werden muß. Die organische Flüssigkeit sollte in einer solchen Menge eingesetzt werden, die einerseits klein genug ist, um mit dem Elastomeren verträglich zu sein, und die andererseits ausreicht, um die Teilchen des Koaguliermitteis -ai beschichten und vorzugsweise eine gießfähige Aufschlämmung damit zu bilden. In einigen Fällen können

ίο sehr große Anteile an organischer Flüssigkeit verwendet werden, überraschenderweise ohne daß sich das Öl

. aus dem fertigen Produkt abscheidet; jedoch können die physikalischen Eigenschaften des fertigen Produktes (insbesondere die Zugfestigkeit) nachteilig beeinflußt werden.

Von Bedeutung ist auch die Viskosität des Öles oder anderer organischer Flüssigkeiten. Vorzugsweise soll die Viskosität der ÖI/Koaguliermittel-Mischung so sein, daß das Koaguliermittel über einen längeren Zeitraum in Suspension bleibt und dabei so wenig wie möglich zum Sedimentieren neigt. Dies ist für das Compoundie-, ren der härtbaren Mischung wichtig. Falls gewüncht, kann ein Verdickungsmittel zugesetzt werden, um die gewünschte Viskosität einzustellen.

Die folgende Tabelle zeigt sehr angenähert die oberen Grenzen der verschiedenen organischen Flüssigkeiten, die mit einer Anzahl von verschiedenen Dispersionen verwendet werden können. In der letzten Spalte der Tabelle werden die Anteile an Zement und Gips angegeben, die mit jeder - Dispersion verwendet werden.

Tabelle

Dispersion	Organische	Flüssigkeit	aromatische öle, die gcwünschtenfalls alkyliert oder chloriert sein können	Ester	Lösungsmittel- Verschnitte von Teer- oder Bitumen fraktionen	Portland
	paraffi nisches öl	naphthe- nischcs öl	70 15	100 50	70 15	zement oder Gips
Neopren Natur- oder Styrol/ Butadien-Kautschuk	70 40	100 35	30	60	30	15-100 15-70
Vorvulkanisierter Naturkautschuk	60	50	100	100	70	15-70
Nitrilkautschuk	50	70			15-100

Andere Bestandteile der Mischungen

Zwei weitere Arten von Bestandteilen können im allgemeinen in den Mischungen enthalten sein:

(A) Compoundier-Hilfsinittel

Diese Stoffe sind im allgemeinen notwendig, um befriedigende physikalische Eigenschaften und Härte des jeweiligen Elastomeren zu erzielen und um die Verarbeitungsfähigkeit der Mischungen zu erleichtern. So können ein oder mehrere Antioxidantien, Antiozonantien, Säureakzeptoren oder Härtungsmittel verwendet werden. Antioxidantien müssen in Beziehung zu der jeweils verwendeten elastomeren Komponente ausgewählt werden. Hierzu gehören gewisse aromatische Amine und gewisse alkylierte Phenole. Als Säureakzeptor kann beispielsweise Zinkoxid oder Magnesiumoxid verwendet werden, während als Härtungsmittel ein solches eingesetzt wird, welches auf das jeweilige Elastomere abgestimmt ist. Beispielsweise verwendet man im Falle von Neopren als Härtungsmittel im allgemeinen eine Mischung aus Schwefel, einem organischen Beschleuniger, wie Thic:arbanilid, und Zinkoxid. Thiocarbanilid kann zusammen verwendet werden mit Diphenylguanidin. Ebenso kann man auch Thiuramsulfid als Beschleuniger verwenden.

Die Mischung ist vorzugsweise ausreichend viskos, um eine Sedimentierung zu verhindern, bevorsie Zeit

hat, auszuhärten, und falls dies erforderlich ist, kann man dies sicherstellen, indem man ein Vcrdickungs- oder Suspendierungsmittel zugibt

Andere Compoundierungsstoffe, die im allgemeinen anwesend sind, str.d Stabilisatoren, die (a) die mechanische Stabilität der Zusammensetzung verbessern in Anwesenheit von trockenen Füllstoffen und die (b) die Emulgierung der organischen Flüssigkeil erleichtern.

Letzteres ist von Bedeutung wegen der Verarbeitungszeit deir Mischung. Stabilisatoren für die beiden genannten Zwecke können der Dispersion des Elastomeren oder der organischen Flüssigkeit zugefügt werden.

Man kann auch einen Anteil an einem oder mehreren Silikonen verleihen, beispielsweise in Form einer Emulsion, um die Wasserabstoßung der Zusammensetzung zu verbessern.

(B) Füllstoffe und Streckmittel

Die Mischung enthält im allgemeinen wenigstens einen Füllstoff, um einige der physikalischen Eigenschaften zu modifizieren und um die Kosten zu vermindern. Zu den geeigneten Füllstoffen gehören solche mit großer Teilchengröße, d. h. grobkörnige Aggregate, wie Sand, Kies, Korkmehi, Asbest, Bufsien, SCäutäcfrükkrümel und Reifenmehl, Kalkstein, Schiefermehl, Lignin oder Abfallstoffe von Polyurethanschäumen. Es können auch Füllstoffe feiner Teilchengröße verwendet werden, wie beispielsweise Ton oder Schlämmkreide, d. h. Materialien, welche häufig als Compoundierungsstoffe bei der Verarbeitung von Elastomeren verwendet werden. Der Füllstoff muß in bezug auf die anderen Bestandteile der Mischung ausgewählt werden; gewisse Füllstoffe, wie Kautschukkrümel, haben die Eigenschaft, einige der organischen Flüssigkeiten zu absorbieren. Es ist vorteilhaft, einen hohen Anteil an solchen Füllstoffen zu verwenden, vorzugsweise in einer solchen Menge, wie er für die Sicherstellung von ausreichenden Verarbeitungsbedingungen nötig ist, beispielsweise 30 bis 50 Gew.-%, bezogen auf die anderen Komponenten der Mischung. Auch jegliche Tendenz zur Rißbildung während des Härtens wird hierdurch vermindert, ganz übersehen von den wirtschaftlichen Vo

Selbsitverständlich werden einige der physikalischen Eigenschaften, wie die Zugfestigkeit, unter Umständen durch einen hohen Anteil an Füllmittel vermindert aber dies ist bei manchen Verwendungen kein Nachteil. Außer den Füllstoffen können auch noch ein oder mehrere Streckmittel in Form von wäßrigen Dispersionen thermoplastischer Materialien verwendet werden.

Beispiele hierfür sind Polymere und Copolymere aus Vinylchlorid. Vinylacetat, Vinylidenchlorid, Acrylnitril oder Tetrafluoräthylen. Man kann beispielsweise ein Äthylen/Vinyiacetat-Copolymerisat verwenden.

Es können darüber hinaus wäßrige Dispersionen aus Bitumen und Kohletcer verwendet werden. Es wurde festgestellt, daß Dispersionen aus Bitumen und Kohleteer dazu neigen, beim Einmischen in die Zusammensetzung von einer ÖI-in-Wasser-Dispersion in eine Wasser-in-ÖI-Dispersion umzuschlagen. Dies kann man zu einem gewissen Grad vermeiden, indem man die Dispersion in geeigneter Weise compoundiert oder verdünnt. Wenn solche Dispersionen zusammen mit Neopren-Latices verwendet werden, werden Produkte mit ausreichenden Eigenschaften erhalten, bei denen die Eigenschaft des Bitumens, zu kriechen, vermindert oder ganz vermieden wird

Selbstverständlich können sämtliche vorgenannten Stoffe allein oder in Mischung, soweit sie verträglich sind, verwendet werden.

Das eingesetzte thermoplastische Material braucht nicht Filmbildend zu sein, aber es soll mit dem Elastomeren verträglich sein. Zum Strecken von NeoDren-Latices haben sich besonders Cumaron/Inden-Polymere und Styrol/Butadien-Polymere mit hohem Styrolanteil als geeignet erwiesen.

Der Anteil des verwendeten thermoplastischen Materials kann bis zu 100 Teilen pro 100 Teile

s Elastomeres (insbesondere bei Bitumen) liegen, obwohl im allgemeinen eine obere Grenze von 50 Teilen je 100 Teile Elastomeres ausreichend ist und oftmals nicht mehr als 20 Teile je 100 Teile Elastomeres verwendet werden. Die Zugabe eines thermoplastischen Materials

ίο verändert die physikalischen Eigenschaften des Produktes, beispielsweise wird die Rückprallelastizität vermindert Dies kann dort von Vorteil sein, wo man etwa die Eigenschaften eines natürlichen Rasens durch einen künstlichen Untergrund für ein Sportfeld zu simulieren versucht

Die wäßrige Dispersion des thermoplastischen Materials kann mit der Dispersion des Elastomeren vermischt werden oder getrennt zugefügt werden. Die Reihenfolge, in «rcicncr die verschiedenen Komponenten der Mischung vereinigt werden, ist wichtig für die Eigenschaften und die Stabilität der erhaltenen Mischung. Bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Mischung wird das Koaguliermittel (Portland- bzw. Tonerdezement oder Gips) mit der organischen Flüssigkeit die ein Dispergier- oder Stabilisiermittel enthalten kann, vermischt Dann wird die Mischung mit der Dispersion des Elastomeren und gegebenenfvils eines thermoplastischen Materials vermischt Der Füllstoff, falls ein solcher angewendet wird, wird im allgemeinen vor dem Vermischen des Koaguliermittels und (!er organischen Flüssigkeit mit der Dispersion zugegeben.

"Die erfindungsgemäß erhaltenen Mischungen bleiben" eine ausreichende Zeit verarbeitungsfähig, d. h. etwa ^lh bis 4 Stunden. Jedoch sind die Mischungen im allgemeinen in weniger als 24 Stunden gehärtet.

Die erfindungsgemäßen Mischungen sind für zahlreiche Verwendungszwecke geeignet Wird ein beachtlicher Anteil an Elastomeren eingearbeitet so können

«ο Mischungen erzielt werden, die eine Rückprallelastizität aufweisen, die sie geeignet machen, für die Oberflächen von Rennstrecken, Sporthallen, Tennisplätzen, Sportfeldern, Spielplätzen und dergleichen. Für solche Verwendungszwecke werden die üblichen Fundamente aus

<5 Schotter und Zuschlagstoffen verwendet Die Zusammensetzungen, mit oder ohne Rückprallelastizität können auch für Bodenabdeckungen, Dachabdeckungen, zum Versiegeln von Lücken, für Straßen und Brückenbauwerke oder deren Reparatur verwendet werden oder für die Herstellung von blättrigen oder anders geformten Artikeln durch Gieß- oder Formverfahren. Faserartige oder gewobene Verstärkungsmittel können eingearbeitet werden, beispielsweise Netze. Selbstverlaufende oder thixotrope Massen können auch hergestellt werden. Die Mischungen können mit einem Spachtel oder durch Sprühen und dergleichen aufgetragen werden. Andere Anwendungen sind Geräuschisolierungen, beispielsweise für Rohrleitungen. Für äußere Verwendungen sind Neopren-Latices die bevorzugten Dispersionen, da Neopren besonders gute Wetterbeständigkeit zeigt Falls tfestimmte Widerstandsfähigkeiten gegen Chemikalien erwünscht sind, so werden die Elastomeren und die anderen Komponenten entsprechend ausgewählt Gemäß der Erfindung erhaltene Mischungen weisen eine erheblich verbesserte chemische Widerstandsfähigkeit im Vergleich zu Beton auf.

Die in den Beispielen genannten Teile sind Teile pro 100 Teile Elastomeres.

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Beispiel 1

Eine Pigment-Grundmischung wird hergestellt, indem man in einer Kugelmühle zusammen die folgenden Bestandteile zu einer feinverteilten Dispersion vermahlt:

Teile

Beispiel 4

Zinkoxid	140
Di-0-naphthyl-p-phenylendiamin	46,2
Thiocarbanilid	37,1
Schwefel	18,2
Rotes Eisenoxid (Fe2C>3)	403,2
SRF-RuO	45.2
Ligninsulfonat-Dispergiermittel
in 10%iger Lösung	105
Wasser	3603
Kaliumhydroxid (10°/oig)	3,5

Zu 167 Gev/.-Teüen Necpren-Latex {ein aniciischer Latex mit 60% Feststoffgehalt) werden unter ausreichendem Rühren 0,5 Teile einer leicht erwärmten Mischung eines öllöslichen Emulgators auf Grundlage eines Äthylenoxid-(4 Mol)-Nonylphenolkondensats zugefügt, und dazu werden 15 Teile eines aromatischen Öls und anschließend 63,5 Teile der Pigment-Grundmischung gegeben. Zu dieser Mischung gibt man einen Teil eines nichtionischen Stabilisators (ein Äthylenoxid/Fettalkohol-Kondensat) gelöst in 3 Teilen Wasser, und dann 50 Teile Kaolin. Diese Mischung wird im folgenden als »primäre Mischung« bezeichnet.

Zu 300 Teilen der primären Mischung werden 100 Teile Abfallkautschukkrümel (<500 μπι) und dann eine Aufschlämmung von 25 Teilen Portlandzement in einer Mischung aus 25 Teilen Leichtöl und 0,25 Teilen des vorgenannten Emulgators gegeben.

Die Mischung bleibt über 2 Stunden verarbeitbar, aber eine 12.5 mm dicke Schicht härtet innerhalb 24 Stunden aus. Wird der gleiche Versuch wiederholt, jedoch ohne den Zement, so bildet sich innerhalb weniger Stunden eine Haut und das Innere bleibt mehrere Tage flüssig. Wird das öl weggelassen, so fällt die Mischung aus und wird inhomogen; dies tritt so schnell ein, daß jegliche Verarbeitung der Mischung unmöglich wird.

Beispiel 2

Es wird eine Mischung, die identisch mit der im Beispiel 1 beschriebenen Mischung ist, hergestellt, jedoch werden 50 Teile Portlandzement und 50 Teile Leichtöl anstelle von 25 Teilen dieser Materialien verwendet Das erhaltene Produkt bleibt über 2 Stunden verarbeitbar und ist innerhalb von 16 Stunden ausgehärtet

Man gibt 50 Teile Sand einer Korngröße von 251 bis 770 μπι dazu, ohne daß dadurch die Verarbeitbarkeit oder das Aushärten beeinflußt wird.

Beispie! 3

Wie im Beispiel 1 wird eine Aufschlämmung aus 100 Teilen Portlandzement und 70 Teilen Leichtöl, die 0,7 Teile des Emulgators von Beispiel 1 enthält, zu 300 Teilen der primären Mischung und zu 100 Teilen Kautschukkrümeln (< 770 ,um) gegeben.

Die Mischungen der Beispiele 1 bis 3 härten alle innerhalb 24 Stunden aus und ergeben harte und flexible Platten.

Eine Mischung wird gemäß Beispiel 2 hergestellt, jedoch werden anstelle von Leichtöl 50 Teile Leinöl verwendet.

Die Mischung härtet innerhalb von 24 Stunden aus und ergibt ein weicheres Produkt als die Mischung nach Beispiel 2.

Beispiel 5

Eine Mischung wird nach Beispiel 2 hergestellt, jedoch unter Verwendung von Kautschukkrümeln (Größe < 770 μπι) und von 50 Teilen Gips anstelle von Portlandzement. Das erhaltene Produkt ist in seinem Verhalten und im Aussehen dem in Beispiel 2 beschriebenen ähnlich.

Beispiel 6

200 Teils Nec^ren-Latex 950 'ein kaiio.iischcr Latex mit 50% Feiitstoffgehalt) werden mit 25 Teilen einer kationischen Dispersion, die 5 Teile Zinkoxid, 2 Teile Phenyl-0-naphthylamin, 2 Teile Diphenylguanidin und 1 Teil Schwefel enthält, vermischt. Anschließend daran werden 10 Teile einer 10%igen Lösung des nichtionisehen Stabilisators von Beispiel 1 und dann 70 Teile Kaolin zugegeben. Zu dieser Mischung werden 100 Teile Kautschukkrümel (< 770 μηι) und anschließend 70 Teile Portlandzement, aufgeschlämmt in 50 Teilen Leichtöl und 0,5 Teilen des Emulgators von Beispiel 1

ίο gegeben.

Diese Mischung weist eine Verarbeitungszeit von 2 bis 3 Stunden auf und wird innerhalb von 24 Stunden hart.

_n B e i s ρ i e 1 7

Eine Mischung wird gemäß Beispiel 6 hergestellt, jedoch werden anstelle von Portlandzement 70 Teile Tonerdezement verwendet Die Verarbeitungszeit ist etwas langer und die Mischung benötigt eine etwas längere Zeit zum Härten, jedoch ist sie nach 48 Stunden vollständig ausgehärtet.

Beispiel 8

Zu 300 Teilen der primären Mischung des Beispiels 1 werden 100 Teile Kautschukkrümel (<770 μπι) und 50 Teile Portlandzement, dispergiert in 50 Teilen eines Lackbenzinverschnitts von Kohleteerpech mit einem Gehalt von 65% Pech mit einem Erweichungspunkt von 60° C, welche 0,5 Teile des Emulgators von Beispiel 1 enthalten, zugesetzt. Die Mischung härtet sehr schnell und ergibt innerhalb von weniger als 24 Stunden einen harten Block.

Beispiel 9

Die folgende Mischung eines Naturkautschuk-Latex wird hergestellt, wobei es sich jeweils um wäßrige Dispersionen und Lösungen handelt:

bo Naturkautschuk-Latex (60% Feststoffe)
167 Teile,

Zinkoxid

10 Teile einer 50%igen Dispersion,

PhenyI-/?-naphthylamin

4 Teile einer 50%igen Dispersion,

Zinkdibutyldithiocarbamat

3 Teile einer 33%igen Dispersion,

Schwefel

3 Teile einer 50%igen Dispersion,

Zinkmercaptobenzthiazol

3 Teile einer 33%igen Dispersion, Kaliumoleat

20 Teile einer iO%igen Lösung, Stabilisator von Bsp. 1

10 Teile einer 10%igen Lösung, Natriumsilikat

2,5 Teile einer 10%igen Lösung.

Zu dieser Mischung werden 50 Teile trockene Schlämmkreide und anschließend daran 100 Teile Kautschukkrümel gegeben. 25 Teile Gips, dispergiert in 20 Teilen Leichtöl, enthaltend 0,5 Teile des Emulgators von Beispiel !,werden darin eingerührt.

Die Mischung wird innerhalb von 20 Minuten hart

iKt nach 24 Stunden

*>raiKt nach 24 St

che

ge Masse.

Naturkautschuk-Latex (60% Feststoffe) 166 Teile,

Copolymerisat-Latex (50% Feststoffe) 100 Teile,

Phenyl-0-naphthylamin

2 Teile einer 50%igen Dispersion,

Zinkoxid

6 Teile einer 50%igcn Dispersion.

Zu dieser Mischung werden 60 Teile trockene Schlämmkreide und anschließend daran 125 Teile Kautschukkrümel zugegeben. 35 Teile Portlandzement, dispergiert in 25 Teilen Leichtöl, die 0,5 Teile des Emulgators von Beispiel 1 enthalten, werden dann eingerührt. Die Mischung wird innerhalb von 20 Minuten hart unter Ausbildung einer weichen, kautschukartigen Masse. Nach 2 Wochen ist die Härte 50° Shore A. Folien weisen eine Zugfestigkeit von 4,97 kg/cm² und eine Dehnung von 120% auf.

Beispiel 10

Zu 300 Teilen der primären Mischung des Beispiels 1 werden zusätzlich 3 Teile des Stabilisators von Beispiel 1, dispergiert in 9 Teilen Wasser, gegeben und daran anschließend 100 Teile Kautschukkrümel. Dazu werden 50 Teile des Kohleteerpechverschnitts von Beispiel 8, die 1 Teil des Emulgators von Beispiel 1 und 100 Teile Portlandzement enthalten, gegeben. Die erhaltene Mischung hat eine Verarbeitungsdauer von etwa 1 Stunde und härtet innerhalb von 24 Stunden unter Ausbildung eines verhältnismäßig harten und flexiblen Materials aus.

B e i s ρ i e 1 11

Es wird die folgende Mischung aus einem synthetischen Elastomeren aus carboxyliertem Butadien/Acrylnitril mit einem hohen Acrylnitrilgehalt hergestellt, wobei die Dispersionen und Lösungen jeweils wäßrige Dispersionen und Lösungen sind:

Synthetisches Elastomeres (40% Feststoffe)

250 Teile, Zinkoxid

8 Teile einer 50%igen Dispersion, Schwefel

4 Teile einer 50%igen Dispersion, Zinkdibutyldithiocarbamat

4 Teile einer 33%igen Dispersion, Stabilisator von Bsp. 1

5 Teile einer 20%igen Lösung.

Zu dieser Mischung werden 125 Teile Kautschukkrümel und anschließend daran 80 Teile Portlandzement, dispergier«. in 50 Teilen des Kohleteerpechverschnitts von Beispiel 8, die 0,5 Teile des Emulgators von Beispiel 1 enthalten, zugegeben. Die Mischung wird innerhalb von 30 Min. unter Ausbildung einer festen, kautschukartigen Masse hart.

Beispiel 13

Eine Pigment-Grundmischung wurde hergestellt, indem man die folgenden Bestandteile in einer Kugelmühle zu einer feinen Dispersion vermahlt:

	Teile
Zinkoxid	238
2,2'-Methylen-bis-
(4-methyl-6-tert.-butylphenol)	127
Chromgrün	317^
Titandioxid	317,5
Natriumligninsulfonat
als 10%ige Lösung	220
Kaliumhydroxid (io%ige Lösung)	5
Wasser	445

Beispiel 12

Es wird die folgende Mischung hergestellt unter Verwendung einer Mischung von vorvulkanisiertem Naturkautschuk-Latex und einem thermoplastischen Styrol/Butadien-Copolymerisat-Latex:

Zu 1670 Gew.-Teilen Neopren-Latex (wie in Beispiel 1) werden unter kräftigem Rühren eine Mischung aus 200 Teilen Cumaronpolymerem (Erweichungspunkt 15°C) und 5 Teile ölsäure, auf 40⁰C vorgewärmt, gegeben. Zu dieser Zusammensetzung werden 525 Teile der vorher beschriebenen Pigment-Grundmischung gegeben und daran anschließend 20 Teile einer 50%igen Schwefeldispersion und 60 Teile einer 33%igen Äthylenthioharnstoffdispersion. Zu dieser Mischung werden dann weitere 60 Teile einer 33%igen Lösung Natriumlaurylsulfat und 25 Teile einer 10%igen ammonierten Caseinlösung, und anschließend daran 500 Teile Ton unter Ausbildung einer Bindermischung gegeben.

Teile dieses Binders werden zusammen mit verschiedenen Typen Abfallkautschuk, der so granuliert ist, daß er ein Sieb mit einer lichten Maschenweite von 3353 um passiert, verwendet Zu 304 Teilen des Binders werden 100 Teile des anschließend beschriebenen Abfallkautschuks gegeben und daran anschließend eine Dispersion von 35 Teilen Portlandzement in einer Mischung aus 15 Teilen Leichtöl, 10 Teilen Cumaron/Inden-Polymerem (Erweichungspunkt 15°C) und 0,25 Teilen des Emulgators von Beispiel 1. Alle diese Mischungen härten innerhalb von drei Stunden.

Daraus hergestellte Tafeln haben die folgenden Eigenschaften:

Art des Kautschuk«;

Härte, ° Shore A
Zugfestigkeit, kg/cm²
Bruchdehnung, %
Rückprallelastizität, %

Beispiel 14

Nach dem Verfahren des Beispiels 13 wird eine ähnliche Bindermischung hergestellt, wobei man jedoch 2000 Teile eines anderen Neopren-Latex (ein 50% Feststoff enthaltender Polychloropren-Latex) anstelle des Neopren-Latex von Beispiel 13 einsetzte. Zu 337 Teilen dieses Binders werden 200 Teile Hartkautschukkrümel und anschließend daran eine Dispersion von 60 Teilen Tonerdezement in einer Mischung aus Ί8 Teilen Leichtöl, 12 Teilen Cumaron/Inden-Harz (Erweichungspunkt 15⁰C) und 0,25 Teilen des Emulgators von_ Beispiel 1 gegeben.' Die Mischung wird innerhalbrvon 30 Minuten fest und ergibt bei einer Prüfung nach 2 Wochen eine Härte von 65° Shore A. Die Zugfestigkeit beträgt 6,37 kg/cm² und die Dehnung 150%. Die Rückprallelastizität ist 33%.

Hartkautschuk	Weichkautschuk	Mikrocellularer
		Kautschuk
(90° Shore A)	(60° Shore A)
45	40	47
5,52	5.11	4,27
640	620	51Ü
43	47	36

gen werden dazugegeben, wobei die physikalischen Eigenschaften der so erhaltenen Mischung nach 2 Wochen geprüft werden. Es werden folgende Ergebnisse erhalten:

Beispiel 15

Man arbeitet wie in Beispiel 1 und gibt 100 Teile Kautschukkrümel (< 770 um) zu 300 Teilen der primären Mischung. Verschiedene Öl/Zement-Mischun-

30

Härtungsmittel	25/23	50/50	80/40
Portlandzement/Leichtöl	5,74	3,08	2,31
Zugfestigkeit, kg/cm²	450	170	140
Bruchdehnung, %	45	40	42
Härte," Shore A	43	50	47
Rückprallelastizität, %

Beispiel 16

Zu 300 Teilen der primären Mischung des Beispiels 1 wird eine Dispersion aus 30 Teilen Portlandzement in 20 Teilen Leichtöl gegeben und die Mischung wird zum Gießen von Filmen (d. h. ohne Zugabe von Kautschukabfall) verwendet Der Film hat nach 2 Wochen eine Zugfestigkeit von 51,8 kg/cm² und eine Bruchdehnung von 740%. Nachdem der Film 500 Stunden in einem Bewitterungsapparat bewittert wurde, betragen die Zugfestigkeit 58,8 kg/cm² und die Bruchdehnung 690%.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung einer gehärteten Mischung auf der Basis einer wäßrigen Dispersion eines Elastomeren mit einem anorganischen Bindemittel und gegebenenfalls üblichen Compoundier-Hilfsmitteln, Füllstoffen und Streckmitteln in üblichen Mengen, dadurch gekennzeichnet, daß man in wäßriger Dispersion ein Elastomeres intensiv vermischt mit einer zubereiteten Mischung aus