AT136422B

AT136422B - Verfahren zur Herstellung einer durch Einwirkung von Wasser oder Dampf abbindenden und erhärtenden plastischen Masse.

Info

Publication number: AT136422B
Authority: AT
Inventors: Helmut Dr Ing Fritz; Emil Glaser
Original assignee: Helmut Dr Ing Fritz; Emil Glaser
Priority date: 1932-02-06
Filing date: 1932-02-06
Publication date: 1934-02-10

Description

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oder dampfförmigem Zustande, je nach der gewählten Zusammensetzung der härtbaren Grundmasse in kürzester (z. B. wenige Minuten) oder längerer Zeit (etwa eine Stunde und mehr) erhärtet. Die Masse ist demgemäss zu den mannigfachsten Zwecken verwendbar, beispielsweise etwa zu kunstgewerblichen Arbeiten, als Dichtungs- oder Verschlussmaterial, als wetterfester Anstrich oder Verputz u. dgl. mehr, insbesondere in solchen Fällen, wo es praktisch neben guter Plastizität auch auf eine entsprechende . \bbindegesehwindigkeit und Festigkeit ankommt.

In der Praxis sind seit langem gewisse Metallsalze, wie z. B. Gips, bzw. Kombinationen solcher
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erhärten und je nach der gewählten Grundmischung mehr oder weniger feste und widerstandsfähige Massen ergeben. Für manche praktischen Zwecke haben aber diese Massen den grossen Nachteil, ent- weder zu rasch oder zu langsam zu erhärten oder aber nachträglich unerwünschte Ausblühungen zu zeigen oder in manchen Fällen zu geringe Festigkeit oder Widerstandsfähigkeit gegen Wasser oder andere Agentien oder endlich zu geringe Bildsamkeit (Modellierfähigkeit) aufzuweisen, wobei überdies grosse Anforderungen an die Erfahrung und Geschicklichkeit des Mischers gestellt werden, um Fehlerzeugnisse zu vermeiden.

Vor allem ist es die richtige Dosierung des beim Anrühren jeweils nötigen Wasserzusatzes, welche die vorstehend angedeuteten Übelstände zwar weitgehendst zu beeinflussen vermag, jedoch niemals in dem Sinne, dass ein für bestimmte Zwecke, z. B. als Sehnellverschlussmittel, etwa als provisorischer Zahnverschluss, in jeder Hinsicht einwandfreies Produkt erhalten wird. Ist beispielsweise der Wasserzusatz gross und demgemäss auch die Bildsamkeit genügend, so verlangsamt der grosse Wasserzusatz anderseits die Abbindezeit in unerwünschter Weise ganz unbedeutend.

Wird dagegen der Wasserzusatz
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die Bildsamkeit der Massen schwer beeinträchtigt. Für die Praxis ist es nun zweifellos ein bedeutender Vorteil, Massen der vorerwähnten Art in einem für alle praktischen Zwecke gebrauchsfertigen Zustande, d. h. von der richtigen Bildsamkeit und Abbindefähigkeit, entsprechender Abbindezeit und Festigkeit, sowie unbegrenzter Lagerfähigkeit vorrätig halten zu können, ohne die Masse bei Ingebrauchnahme erst mit Wasser anrühren zu müssen oder mit derartigen Arbeiten vertraute und besonders geschulte Arbeitskräfte zu benötigen. Die Herstellung solcher abbindefähiger und erhärtender plastischer Massen in einer jeder Forderung der Praxis entsprechenden Qualität wird durch das vorliegende Verfahren ermöglicht.

Das Wesen der Erfindung besteht darin, dass die zur Herstellung der abbindefähigen erhärtenden Masse nötigen Stoffe mit Hilfe eines durchaus neutralen Mediums zu einer homogenen Masse von der jeweils gewünschten Konsistenz (wie z. B. brei-, salben-, teigartig od. dgl. ) verarbeitet werden. Die Her- stellung der plastischen Masse nach dem vorliegenden Verfahren erfolgt entweder derart, dass eine oder mehrere Komponenten der abbindefähigen erhärtenden Masse in Pulverform (gegebenenfalls kolloidal) mit einer Lösung mehrerer oder mindestens einer der zur Bildung der abbindefähigen erhärtenden Masse nötigen Komponenten in einem möglichst wasserfreien Lösungsmittel (Plastifizierungsmittel) gegebenenfalls kolloidal, z.

B. als Organosol, vermischt werden, wobei der gewünschte Grad der Bildsamkeit des Produktes durch entsprechende Bemessung des Zusatzes an Lösungsmittel bzw. durch Einstellung der

Konzentration der gelösten Teile bewirkt wird. Durch Anwendung des erwähnten Kunstgriffes wird erfindungsgemäss erreicht, dass die pulverförmige Komponente bzw. Komponenten an jeder Stelle der ganzen Masse mit der bzw. den Restkomponenten vollkommen gleichmässig durchtränkt und daher an allen Punkten sich im Zustande des für die bestmögliche Abbindung erforderlichen Mischungsverhältnisses befindet.

Das Verfahren kann auch so ausgeübt werden, dass sämtliche in der härtbaren Grundmasse vorhandenen Komponenten in dem verwendeten Plastifizierungsmittel unlöslich sind, jedoch gibt diese Art der Ausführung nie so gute Ergebnisse, insbesonders hinsichtlich der Erzielung sehr kurzer Abbindezeit, wie die eben beschriebene. Die Art des die jeweils gewünschte Konsistenz der plastischen Masse erzeugenden Mittels muss natürlich dem beabsichtigten Verwendungszweck angepasst werden.

Besonders geeignet sind in erster Linie organische Verbindungen, die leicht ganz oder nahezu wasserfrei erhältlich sind und hinsichtlich ihres Siedepunktes, bzw. des Dampfdruckes, der Viskosität und des Lösungsvermögens alle Wünsche erfüllen können. Besonders geeignet sind z. B. ein-oder mehrwertige Alkohole sowie gewisse ihrer Ester mit anorganischen oder organischen Säuren, Halogenderivaten, Äther u. dgl. allein oder in geeigneten Mischungen. Die Wahl des richtigen Lösungsmittels (Plastifi- zierungsmittels) richtet sich nach den jeweils gewünschten Eigenschaften der plastischen Masse. Wird z. B. eine längere Abbindezeit gewünscht, so wird man als Lösungsmittel Verbindungen mit hohem Siedepunkt, wie z. B.

Glykoldiazetat, Acetin, (Mono-, Di-, Tri-, Acetin bzw. ein Gemisch von je zweien oder allen dreien), ao : -Dichlorhydrin usw. wählen. Ist jedoch eine möglichst kurze Abbindezeit notwendig, so werden Lösungsmittel mit möglichst niedrigem Siedepunkt wie z. B. Äthylformiat, Äthylazetat, Äthyl- äther usw. angewendet. In gewissen Fällen muss auch auf den Dampfdruck der als Lösungsmittel zu wählenden Verbindungen geachtet werden ; im allgemeinen sind Verbindungen mit einem mittleren oder hohen Dampfdruck vorzuziehen.

Die Bedeutung des Dampfdruckes bzw. die Beziehung zwischen Siedepunkt und Dampfdruck der als Plastifizierungsmittel verwendeten flüssigen chemischen Verbindungen für die Herstellung plastischer Massen nach dem vorliegenden Verfahren, ergibt sich aus nachstehenden Überlegungen :
Wie schon erwähnt, sollen zur Herstellung von abbindefähigen erhärtenden plastischen Massen mit langer Abbindezeit nach dem vorliegenden Verfahren als Plastifizierungsmittel ehemisehe Verbin- dungen mit hohem Siedepunkt Anwendung finden, u. zw. aus dem Grunde, weil derartige Verbindungen auf den Abbindeprozess verzögernd (bremsend) wirken. Es kann also durch alleinige Verwendung von chemischen Verbindungen mit hohem Siedepunkt eine sehr lange Abbindezeit der mit ihrer Hilfe erzeugten plastischen Massen erzielt werden.

Werden dagegen die Verbindungen mit hohem Siedepunkt teilweise durch niedrig siedende Verbindungen ersetzt, so kann entsprechend dem Prozentgehalt des Gemisches an hochsiedenden Anteilen jede für den jeweiligen praktischen Verwendungszweck erforderliche Abbindezeit der fertigen Masse erzielt werden. Es ist bekannt, dass im Allgemeinen ein hoher Siedepunkt einem niedrigen Dampfdruck der betreffenden Verbindung entspricht, doch gibt es Ausnahmen von dieser Regel und zu diesen Ausnahmen zählt z. B. das schon erwähnte Dichlorhydrin, welches nicht nur einen hohen Siedepunkt, sondern auch einen hohen Dampfdruck besitzt ; daher verdampft diese Verbindung bei normalem Luftdruck und normaler Temperatur, trotz ihres hohen Siedepunktes in ganz bedeutendem Masse.

Demgemäss nimmt diese und alle andern chemischen Verbindungen mit hohem Dampfdruck und hohem Siedepunkt eine Mittelstellung zwischen den als Plastifizierungsmittel vorhin genannten chemischen Verbindungen zur Herstellung rasch abbindender plastischer Massen (niedrig siedende Plastifizierungsmittel) und langsam abbindenden (hoch siedende Plastifizierungsmittel) ein, mit deren Hilfe plastische Massen mit einer zwischen den beiden Extremen liegenden Abbindezeit hergestellt werden können, weil der hohe Dampfdruck die verzögernde Wirkung des hohen Siedepunktes aufhebt, bzw. paralysiert.

Wichtig ist die Beachtung des zulässigen Gesamtwassergehaltes der erfindungsgemäss hergestellten plastischen Massen, da diese beliebig lange lagerfähig bleiben müssen und eine Verdampfung der Plastifizierungsmittel nicht notwendig ist, um die Abbindung bei Ingebrauchnahme zu erzielen. Bei Verwendung von zu nieder konzentrierten (zu stark wasserhältigen) Plastifizierungsmitteln oder von Salzen mit zu hohem Krystallwassergehalt kann leicht die kritische Grenze des zulässigen Gesamtwassergehaltes überschritten werden, wodurch eine vorzeitige Erhärtung der plastischen Masse schon in den Vorratsgefässen eintreten muss.

Denn die bei geeigneter Aufbewahrung zeitlich unbegrenzte Plastizität der erfindunggemäss hergestellten Massen beruht auf einen äusserst labilen physikochemischen Gleichgewichtszustand zwischen hydratisiertem und nicht hydratisiertem Anteil derselben, dessen geringste Verschiebung nach der Wassergehaltsseite zwangläufig, sowie ganz unabhängig von jeder weiteren äusseren Zufuhr von Feuchtigkeit in flüssiger-oder Dampfform, den Abbindeprozess bis zur vollständigen Erhärtung ablaufen lässt.

Aus dem Vorhergesagten ergibt sich, dass es besonders für die Herstellung plastischer erhärtender Massen von sehr kurzer Abbindezeit von Wichtigkeit ist, möglichst nahe an die kritische Grenze des zulässigen Gesamtwassergehaltes, das ist des Wassergehaltes des Plastifizierungsmittels zuzüglich des Wassergehaltes aller in der Mischung sonst noch enthaltenen Substanzen, (wie Feuchtigkeit, Krystall- Wasser u. dgl. ) heranzukommen, um die grosse Labilität des erwähnten Gleichgewichtszustandes voll
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Bei Verwendung vollkommen wasserfreier Plastifizierungsmittel und vollkommen wasserfreier sonstiger Bestandteile der plastischen Massen entfällt natürlich die Beachtung einer kritischen Wassergehalts-
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Anwendung vollkommen wasserfreier Bestandteile verbundenen hohen Kosten, die für die meisten technischen Zwecke untragbar sind, eine wesentliche Verlängerung der Abbindezeit, weil sich die Masse bei Ingebrauchnahme erst bis zum Gleichgewichtszustande mit Wasser sättigen muss, bevor der Abbindeprozess eintreten kann. Die wie vorstehend beschrieben hergestellten plastischen Massen erhärten nach Bestreichen mit Wasser je nach der gewählten Zusammensetzung der Grundmasse in kürzester oder in längerer Zeit, ohne an Festigkeit einzubüssen.

Es hat sich jedoch gezeigt, dass es vorteilhaft ist, der plastischen Masse schon im Zuge des Herstellungsverfahrens chemische Verbindungen zuzusetzen, welche die Beschaffung des zur Abbindung bzw.

Erhärtung nötigen Wassers bei Ingebrauehnahme der Masse selbsttätig und genau in dem zu einer guten Härtung erforderlichen Masse besorgen bzw. in Fällen, wo eine besondere Behandlung der Masse mit Wasser (etwa durch Bestreichen, Tauchen u. dgl. ) erfolgt, dieses rasch und gleichmässig aufnehmen und verteilen. Erfindungsgemäss werden zu diesem Zwecke eine oder mehrere hygroskopisch Ver- bindungen zugesetzt. Als solche kann beispielsweise auch das Lösungs- oder Plastifizierungsmittel selbst verwendet werden, wie z. B. Äthylenglykol, Rlyzerinmonoazetat u. dgl. oder aber es wird dem jeweils verwendeten Lösungsmittel eine stark hygroskopisch Verbindung, wie z.

B. gewisse Metallchlorid ? (Calcium-, Magnesiumchlorid od. dgl.) gelöst oder aber pulverförmig der pulverförmigen Komponente beigemengt. Besonders vorteilhaft ist jedoch die Beimengung der hygroskopischen Substanz zu der pulverförmigen Komponente der härtbaren Masse in Lösung, weil dadurch genau so, wie weiter oben betreffs der in Lösung zugesetzten Teilkomponente, der härtbaren Masse ausgeführt wurde, auch in diesem Falle die Verteilung in der plastischen Masse eine für die Funktion des selbsttätig Wasser beschaffenden Mittels ideale ist. Es kann auch dadurch ein an sich leichtflüssiges Lösungsmittel, wie z. B. niedere Alkohole, Äther u. dgl. viskos gemacht werden.

Die hygroskopisch Substanz, etwa Zinkchlorid, kann natürlich
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zementes, versehen, wodurch die Zusammensetzung der plastischen Masse vereinfacht wird.

In manchen Fällen hat sich die Anwendung von Metallsalz-Additionsverbindungen mit den verwendeten Lösungsmitteln, wie z. B. Zinkchlorid-Äthyläther, allein oder in geeigneten Mischungen mit dem gleichen oder andern Lösungsmitteln besonders vorteilhaft erwiesen. In solchen Fällen ist jedoch
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dieser MetalIsaIz-Additionsverbindungen bei Berührung mit Wasser empfehlenswert. Als ein solcher "Spaltungskatalysator" eignet sich z. B. Magnesiumpulver ganz vorzüglich.

Zur Erläuterung der Wirkungsweise des vorstehend beschriebenen Verfahrens seien nachstehend einige Ausführungsbeispiele angeführt :
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<tb> Beispiel <SEP> 1 <SEP> : <SEP> Beispiel <SEP> 11 <SEP> :
<tb> 50 <SEP> kg <SEP> Magnesiumoxyd <SEP> 45 <SEP> kg <SEP> Zinkoxyd
<tb> 20 <SEP> kg <SEP> Zinksulfat.

<SEP> 2 <SEP> aq <SEP> 20 <SEP> kg <SEP> Zinksulfat <SEP> aq
<tb> 30 <SEP> kg <SEP> gesättigte <SEP> ätherische <SEP> Magnesiumchloridlösung <SEP> 15 <SEP> kg <SEP> Monoacetin
<tb> 20 <SEP> kg <SEP> Dichlorhydrin
<tb> Beispiel <SEP> 111-Beispiel
<tb> 53 <SEP> kg <SEP> Magnesiumoxyd <SEP> 75 <SEP> kg <SEP> Calciumsulfat, <SEP> calciniert
<tb> 17 <SEP> kg <SEP> Siliciumtetraäthyl <SEP> 25 <SEP> kg <SEP> 20%ige <SEP> alkoholische <SEP> Calciumchlorid-
<tb> 30 <SEP> kg <SEP> gesättigte <SEP> alkoholische <SEP> Calciumchloridlösung <SEP> lösung
<tb> Beispiel <SEP> V <SEP> :

<SEP> Beispiel <SEP> Y1 <SEP> :
<tb> 72#5 <SEP> kg <SEP> Portlandzement <SEP> G5 <SEP> kg <SEP> Zinkoxyd
<tb> 27'5 <SEP> leg <SEP> 40%ige <SEP> alkoholische <SEP> Zinkchloridlösung <SEP> 5 <SEP> kg <SEP> Aluminiumsulfat, <SEP> wasserfrei
<tb> 30 <SEP> kg <SEP> alkoholische <SEP> Aluminill111ehloridlösung
<tb>

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und damit die Eigenschaften (Abbindezeit, Festigkeit, Plastizität, Gas-bzw. Wasserdichtigkeit usw. ) der erfindungsgemäss hergestellten plastischen Massen geändert werden können, ohne dass der Verbraucher irgendwelche besonderen Erfahrungen besitzen oder bei der Arbeit irgendwelche Aufmerksamkeit anwenden muss.

Der besondere Vorteil der erfindungsgemäss hergestellten plastischen Massen, die bei geeigneter Aufbewahrung in jederzeit gebrauchsfertigem Zustande unbegrenzt haltbar bleiben, gegenüber den bisher verwendeten pulverförmigen, erst unmittelbar vor Gebrauch mit Wasser anzurührenden, abbindefähigen Massen leuchtet ohne weiteres ein. Gleichwohl sind Fehlresultate bei Verwendung der erfindungsgemäss hergestellten plastischen erhärtenden Massen ausgeschlossen, weil dieselben zufolge ihrer Zusammensetzung zwangläufig arbeiten.

Ein weiterer, bedeutender wirtschaftlicher Vorteil ist, dass im Gegensatz zu den bisher verwendeten, mit Wasser anzufahrenden Massen keinerlei Verlust an härtbarer Masse eintritt,

weil dem Vorratsgefäss jeweils nur die zur Durchführung der beabsichtigten Arbeit unbedingt nötige Menge entnommen wird, während bei den mit Wasser angeführten Massen der unverwendete Teil für eine spätere Verwendung unrettbar verloren ist.

PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung einer durch Einwirkung von Wasser oder Dampf abbindenden und erhärtenden plastischen Masse, dadurch gekennzeichnet, dass die die Teilkomponenten der abbinde- fähigen erhärtenden Grundmasse, etwa eines Zementes (Portland-, Roman-, Oxychloridzement usw. ) bildenden chemischen Verbindungen in Pulverform durch Verarbeitung mit möglichst wasserfreien, in Wasser löslichen oder mit Wasser mischbaren flüssigen organischen einfachen oder Additionsverbindungen in eine homogene Masse von der gewünschten Konsistenz (Plastizität) überführt werden, die bei Ausschluss von Feuchtigkeit unbegrenzt haltbar und lagerfähig bleibt und jederzeit gebrauchsfertig ist.

Claims

2. Verfahren nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, dass eine oder mehrere Teilkomponenten der abbindefähigen erhärtenden Masse in Pulverform, die Restkomponenten (eine oder mehrere) jedoch in einem möglichst wasserfreien Lösungsmittel, als welches auch das die Plastizität bewirkende Mittel dienen kann, gelöst bzw. Mischungen solcher von dem der gewünschten Abbindezeit entsprechenden Dampfdruck (Siedepunkt) derart verarbeitet wird, dass eine an allen Stellen durchaus homogene Masse von der gewünschten Konsistenz entsteht.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass dem pulverförmigen oder flüssigen Anteil der härtbaren plastischen Masse vor oder im Zuge der Verarbeitung hygroskopisch Verbindungen zugesetzt werden.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und folgenden, dadurch gekennzeichnet, dass eine solche hygroskopisch Substanz verwendet wird, die gleichzeitig auch als Abbindekomponente in der härtbaren Masse fungiert, wie z. B. Zinkchlorid.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und den folgenden, dadurch gekennzeichnet, dass als Lösungmittel, bzw. Plastifizierungsmittel ein-oder mehrwertige Alkohole, wie z. B. Äthylalkohol, Äthylenglykol usw., bzw. Derivate solcher wie z. B. Ester anorganischer oder organischer Säuren wie z. B. Siliciumtetraäthyl, Glykoldiazetat, Glyzerindiazetat u. dgl., Halogenverbindungen wie z. B. anx-Diehlorhydrin, Äther (z. B. Äthyläther) u. dgl. m. zur Anwendung gelangen.

6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und folgenden, dadurch gekennzeichnet, dass als pulverförmige Komponente Metallverbindungen, wie z. B. Oxyde, Chloride, Sulfate, Azetate u. dgl. etwa des Zinks, Calciums, Magnesiums, Aluminiums, Siliciums, verwendet werden.

7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und folgenden, dadurch gekennzeichnet, dass als gelöste Komponenten anorganische oder organische Metallsalze wie z. B. Caleiumoxyd, Caleiumehlorid, Magnesiumsulfat, Zinkazetat usw. zur Anwendung gelangen.

8. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und folgenden, dadurch gekennzeichnet, dass als Lösungmittel eine hygroskopisehe Substanz wie z. B. Glyzerinmonoazetat verwendet wird.

9. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und folgenden, dadurch gekennzeichnet, dass Additions- verbindungen von Bestandteile des Bindemittels bildenden Metallsalzen mit den verwendeten Lösung- mitteln, wie z. B. Zinkchlorid, Äthyläther, die bei Berührung mit Wasser in ihre Bestandteile zerfallen, angewendet werden.

10. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und folgenden, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl Additionsverbindungen als auch Lösungen von Komponenten der erhärtenden Grundmasse in geeigneten Lösungs-oder Plastifizierungsmitteln nebeneinander verwendet werden.

11. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und folgenden, dadurch gekennzeichnet, dass die pulver- förmigen Bestandteile der Grundmasse in kolloider Form zur Anwendung gelangen.

12. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und folgenden, dadurch gekennzeichnet, dass die sonst gelöst zu verwendenden Bestandteile der abbindefähigen erhärtenden Masse wie z. B. Zinksulfat, in kolloider Lösung (z. B. als Organosole) angewendet werden.

13. Verfahren nach den Ansprüchen 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, dass als Spaltungskata- lysator Magnesiummetall als Pulver oder Staub verwendet wird.