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Baumaterial und Verfahren zu seiner Herstellung
Mit Wasser abbindende Baustoffe, wie Zement, benötigen bekanntlich zur Härtung eine über Tage sich ausdehnende Zeitspanne ; dabei zeigen sich über eine lange Zeitdauer Trocknungserscheinungen in Form von Ausschwitzungen des Wassers.
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undandern Baumaterialien, wie Metall, Holz, Glas und Isoliermaterialien. Gerissener Zementboden ist bei hochbelasteten Bauteilen durch einen Verguss mit Zement nicht mehr reparierfähig.
Für Wandverputz oder Fussbodenbelag mit einer endgültigen gebrauchsfähigen Oberfläche ist Zementbeton nur dann anwendbar, wenn er einer langwierigen Behandlung durch Schleifen usw. unterworfen wird.
Keramische Materialien, wie z. B. Kacheln und Zementgiesssteine, sind bekanntlich gegen Schlag und Stoss stark empfindlich.
Zur teilweisen Beseitigung dieser angeführten Nachteile sind in jüngerer Zeit mit anorganischen Stoffen gefüllte Kunstharze, auch selbsthärtender Art, bekanntgeworden. Die Schwierigkeiten zur Herstellung dieses Materials liegen in den Voraussetzungen, die an die verwendeten Kunstharze gestellt werden, wie niedrige Viskosität, Benetzbarkeit, chemische Resistenz u. dgl. Derartige Kombinationen haben bereits Einsatz gefunden, sind jedoch wegen ihrer Stoss- und Schlagempfindlichkeit nur auf eine Anwendung in Form von Spachtelmassen od. dgl. beschränkt.
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anorganischen Materialien, wie z. B.
Sand, Kies, Schlacke u. dgl. gefülltes Epoxyharz, dem faser-, ge- webe- oder schnitzelförmiges Material in Anteilen von etwa 0, 1 bis 100/0 zugesetzt wurde, zeigt überraschend hohe Stabilitäten gegen Stoss- und Schlagbeanspruchung. Das faser-, gewebe-bzw. schnitzelförmigeMaterial kann z. B. aus Glas, Kunststoffen, Textilgrundstoffen, Metall od. dgl. bestehen. Als Kunstharzbindemittel kommen ausser härtbaren Äthoxylinharzen selbst insbesondere Kombinationen von Epoxyharzen und einem Aminamid, hergestellt aus monomeren, polymeren oder epoxydierten, ungesättigten Fettsäuren durch Reaktion mit Polyaminen in Frage.
Polyester, Isocyanat-Polyalkohole, Phenolharze od. dgl. sowie thermoplastische Kunststoffe, wie z. B. Polyvinylalkohol, Polyvinylchlorid od. dgl., können ebenfalls mitverwendet werden.
Die Einlagerung des faser-bzw. gewebeförmigen Materials bringt einen besonders günstigen Effekt hervor. Dem erfindungsgemässen Kunststoffbeton werden hiedurch überraschende Eigenschaften verliehen, die Nageln und Bohren ohne weiteres zulassen. Die Belastbarkeit eines angebrachten Nagels liegt weit über derjenigen bei einem üblichen Wandverputz.
Der Kunststoffbeton kann in jeder Farbe, auch marmoriert, hergestellt werden. Zur Erreichung dieses marmorierten Effektes setzt man dem Betongemisch geeignete Farbstoffe zu, die ungleichmässig eingerührt werden, z. B. Russ, Eisenoxydrot u. dgl.
Der erfindungsgemässeKunstharzbeton besitzt eine hervorragende Haftfähigkeit zu Metall, Glas, Beton auf Zementbasis, Holz und Isoliermaterialien. Ebenso ist eine einwandfreie Bindung des einmal ausgehärteten Kunststoffbetons mit frischer Kunststoffbetonmasse gewährleistet, was bei auftretenden Materialschäden eine Reparatur ohne Wertminderung erlaubt. Der Kunstharzbeton zeigt nach seiner Aushärtung eine glatte glänzende Oberfläche, die dem Glanz von geschliffenem Marmor oder Granit gleichkommt,
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wenn er in einer Form zur Härtung gebracht wurde, die entweder mit einem der handelsüblichen Trennmittel, wie z. B. Silikonfett, Polyvinylalkohol und Paraffine, behandelt wurde und/oder wenn die Form mit einer Folie oder Platte aus Polyäthylen od. dgl. ausgeschlagen wurde.
Die hervorragende Haftfähigkeit des erfindungsgemässen Kunstharzbetons macht ihn zur Herstellung von Schichtkörpern, z. B. für Verbundbauteile, besonders geeignet. Eine weitere Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung betrifft daher ein Bauelement, das aus einer ein-oder zweiseitig mit Kunstharzbeton beschichtetenisolier-, Ziegel-oder sonstigen Baustoffschicht besteht. Als Isolierschicht kommen vorzugweise verschäumtes Polystyrol, Polyvinylchlorid und andere Kunststoffschäume in Frage. Die Verbindung der Schichten ist in sehr einfacher Weise, ohne Verwendung des bisher für ähnliche Zwecke erforderlichen Klebemittels dadurch möglich, dass der frisch zubereitete Kunststoffbeton vor seiner Aushärtung auf die Isolierschicht unter Druck aufgepresst wird.
Weiterhin kann der erfindungsgemässe Kunststoffbeton auf Ziegel oder sonstige Bauelemente aufgebracht werden. Ein normaler Baustein, z. B. ein Ziegelstein oder Zementsandstein, erhält durch eine Beschichtung gemäss der Erfindung mit einer Kunstharzbetonmischung eine glatte glänzende Oberfläche. Es ist jede beliebige Farbkombination, auch marmoriert, herstellbar. Die aufgetragene Kunstharzbetonschicht ist witterungsbeständig. Die Verklebung des Kunstharzbetons mit dem Baustein ist fest und dauerhaft.
Diese Bauelemente zeichnen sich weiterhin dadurch aus, dass sie in einfacher Weise mit einer schönen glänzenden und glatten Oberflächeerhalten werdenkönnen. Dieswird dadurch erreicht, dass die Kunstharz- betonmischung in solchen Formen ausgehärtet wird, die mit einem Trennmittel, wie z. B. Silikonfett,
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beläge, Fensterstürze od. dgl. Verwendung finden. Die erhaltene Oberfläche ähnelt durchaus derjenigen von geschliffenem Marmor.
Die Herstellung des beschriebenen Baumaterials kann gemäss der Erfindung in der Weise vorgenom- men werden, dass dieepoxyharz-bzw. Epoxyharzgemisch-Komponente, gegebenenfalls unter Zusatz eines Beschleunigers und/oder Viskositätsemiedrigers, mit den ändern Komponenten innig gemischt und zur Aus- härtung gebracht werden. gebracht werden.
Die Aushärtung bei amingehärteten Epoxyharzen geschicht unter Ausschluss von Wasser in der relativ kurzen Zeit von 10 bis 25 h bei Raumtemperatur. Durch Reaktionsbeschleuniger und Viskositätserniedriger kann dieAushärtungszeiteinmalverkürzt, zum andern kann eine Aushärtung bei tiefen Temperaturen erzielt werden, was eine Verarbeitung der Kunstharzmischung im Winter gestattet. Dadurch wird eine sofortige Weiterbearbeitung des Materials, wie z. B. in Form eines Lackanstriches oder des Tapezierens, ermöglicht. Die Verarbeitung kann entsprechend auch aus einer Lösung, Dispersion, Emulsion oder Schmelze erfolgen.
Besonders vorteilhaft ist die Verarbeitung durch Verspritzen. Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung betrifft daher die gleichzeitige Verspritzung des Epoxyharzes bzw. Epoxyharzgemisches und der Füllstoffe, gegebenenfalls mit Hilfe einer Mehrkomponentenspritzanlage. Die Benetzung des Füllmaterials ist hiebei sehr gut. Infolge der guten Haftfähigkeit des erfindungsgemässen Kunstharzbetons kann dieser auch unmittelbar auf die Isolier-, Ziegel-oder Baustoffschicht aufgespritzt werden, die zweckmässig vorher mit dem faser-, gewebe- oder schnitzelförmigen Material bedeckt wird, wobei nach der Aushärtung ein absolut fester Verbund erreicht wird.
Der beschriebene Kunstharzbeton besitzt eine sehr hohe Abriebfestigkeit. Die Beständigkeit des Materials gegen Wasser, Benzin und Mineralölprodukte ist sehr gut.
Durch Zusatz von Metallpulver, z. B. Aluminium, lassen sich wärmeabstrahlende Eigenschaften erzielen. Die gute Haftfestigkeit an praktisch allen auf dem Bausektor in Gebrauch stehenden Materialien bietet eine breiteAnwendung, z. B. für die Herstellung von Verbundbauteilen zur Schall- und Wärmeiso- lierung durch Beschichtung von Schaumstoffen ausverschäumtemPolystyrol oder andernlsoliermaterialien.
Der Kunststoffbeton ist feuerhemmend.
Diese hervorstechenden Eigenschaften des erfindungsgemässen Kunstharzbetons erlauben eine vielsei- tigeAnwendung auf folgenden Gebieten : Betondecken, Treppen, Fensterstürze, Fussbodenbelag und Wandverkleidung, auch in Form von Fliesen beliebiger Grosse, Häuserbedachung od. dgl. Die hohen mechanischen Eigenfestigkeiten gestatten eine Verringerung der Ausmasse der einzelnen Bauelemente und können damit die Dimensionen des jeweiligen Bauobjektes weitgehend positiv beeinflussen.
Es hat sich weiterhin gezeigt, dass die Benzolfestigkeit der oben beschriebenen Baumaterialien sich noch sehr weit verbessern lässt, wenn man dem Kunstharzbeton eine oder mehrere tertiäre Mannichbasen der Formel
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worin n eine ganze Zahl von 1 bis 4, R den Rest eines ein-oder mehrkemigen, ein-oder mehrwertigen Phenols, R und R Alkyl-, Oxyalkyl-, Aryl- oder Oxyarylreste bedeuten, woei ruz und R auch zusammen Glieder eines heterocyclischen Ringes sein können, zusetzt. Bevorzugt ist dabei die Verwendung der Mannichbase Tri- (dimethylaminomethyl)-phenol.
Es ist zweckmässig, etwa 2-6 Gew.-Teile der Mannichbase, bezogen auf 100 Gew.-Teile der Harzkombination, anzuwenden.
Der Umstand, dass der Zusatz der Mannichbasen zu den Baumaterialien diesen eine ausgezeichnete Festigkeit gegen Benzol und ähnliche aromatische Kohlenwasserstoffe verleiht, macht die Verwendung des erfindungsgemässen Baumaterials in Betrieben, die mit solchen Stoffen arbeiten, wie z. B. Tankstellen, ganz besonders vorteilhaft. Auch die Beständigkeit gegen Alkohol wird durch den Zusatz der Mannichbasen gesteigert.
Beispiel l : 50 g einer Harzkombination, bestehend aus 7 Gew. -Teilen Epoxyharz und 3 Gew.-Tei- len eines Aminamids, hergestellt aus monomeren, polymeren oder epoxydierten Fettsäuren durch Reaktion mit Polyaminen, werden mit 945 g Sand unter Einbringung von 5 g Glasfasern innigst gemischt, gegebenenfalls unter Farbzusatz. Die Mischung wird in eine Form gebracht, die mit Trennmittel versehen ist, und ausgehärtet.
Nach 10 h ist das Material formbeständig, nach 7 Tagen sind die Festigkeitswerte wie folgt :
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<tb>
<tb> Biegezugfestigkeit <SEP> : <SEP> 115 <SEP> kg/cm2
<tb> Druckfestigkeit <SEP> : <SEP> 220 <SEP> kg/cm2
<tb>
Beispiel 2 : Eine nach Beispiel 1 hergestellte Kunstharzbetonmischung mit 130 g Kunstharz, 850 g Sand und 20 g Glasfasern zeigt nach 7 Tagen folgende Daten :
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<tb>
<tb> Biegezugfestigkeit <SEP> : <SEP> 280-300 <SEP> kg/cm <SEP>
<tb> , <SEP> Druckfestigkeit <SEP> : <SEP> 750 <SEP> - <SEP> 800 <SEP> kg/cm2 <SEP>
<tb>
Die Vergleichswerte bei Eisenbeton 250 sind nach 28tägiger Aushärtung :
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<tb>
<tb> Biegezugfestigkeit <SEP> : <SEP> 70 <SEP> - <SEP> 80 <SEP> kg/cm2 <SEP>
<tb> Druckfestigkeit <SEP> :
<SEP> 250 <SEP> kgjcm2
<tb>
Die Stossfestigkeit wurde nach folgender Versuchsmethode ermittelt :
Ein Fallgewicht von 2 kg mit verjüngter Spitze vom Radius 0, 5 cm befindet sich in einem Rohr von 200 cm Länge und 5 cm Durchmesser. Die jeweils zu prüfende Platte wurde auf einen ebenen, nicht federnden Untergrund gelegt und das Gewicht aus jeweils bestimmten Höhen fallen gelassen. Angegeben ist die Stossbeanspruchung in cmkg, bei der der Bruch des Materials eintrat.
Stärke der geprüften Platten : 0,5 cm.
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<tb>
<tb>
Kunstharzbeton <SEP> mit <SEP> 87% <SEP> Sand <SEP> 26 <SEP> cmkg
<tb> Kunstharzbeton <SEP> mit <SEP> 87% <SEP> Sand <SEP> und <SEP> 0"Wo <SEP> Glas <SEP> 220 <SEP> cmkg
<tb> Kunstharzbeton <SEP> mit <SEP> 87ale <SEP> Sand <SEP> und <SEP> 1 <SEP> % <SEP> Glas <SEP> 390 <SEP> cmkg
<tb> Kunstharzbeton <SEP> mit <SEP> 87% <SEP> Sand <SEP> und <SEP> 2 <SEP> % <SEP> Glas <SEP> über <SEP> 400 <SEP> cmkg
<tb> Beton <SEP> 250 <SEP> unter <SEP> 20 <SEP> cmkg
<tb> Keramische <SEP> Materialien <SEP> unter <SEP> 10 <SEP> cmkg
<tb>
Beispiel 3 : Eine nach Beispiel 2 hergestellte Kunstharzbetonmischung wird sofort nach dem Einbringen in die Form mit verschäumtem Polystyrol als Isoliermaterial beschichtet und ergibt so ohne Anwendung eines Klebers nach der Aushärtung einen dauerfesten Verbundbauteil.
Be is pie 1 4 : Eine nach Beispiel 2 hergestellte Kunstharzbetonmischung wird unter Einbringung eines Glasfasergewebes auf eine Platte aus verschäumtem Polystyrol gebracht. Nach der Aushärtung lässt sich das Material einwandfrei benageln. Der angebrachte Nagel ist bei einer Kunstharzbeton-Schichtdicke von 2 1/2 mm mit etwa 100 kg belastbar.
Beispiel 5: Ein Kunstharzgemisch, bestehend aus einem Gew.-Teil Aminamid, hergestellt aus einer monomeren Fettsäure durch Reaktion mit einem Polyamin und zwei Gew.-Teilen eines in üblicher Weise aus Diphenylolpropan und Epichlorhydrin mit 10% Butylglycidäther hergestellten Epoxyharzes, wird
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mittels einer Zweikomponentenspritzanlage vom Typ Pilot-Misch (Firma Richard C. Walther, WuppertalVohwinkel) verdüst. Beide Komponenten werden der Pistole getrennt unter einem Spritzdruck von 0,5 bzw. 1 atü zugeführt. Der Verstaubungsdruck beträgt 3 atü. Die Mischung der Komponenten findet ausserhalb der Spritzpistole im Verstäuberluftstrom statt.
Mittels eines einzölligen Schlauches werden in den Sprühstrahl des Harzgemisches 30 Teile Quarzsand mit einer Korngrösse von 0, 1 bis 0,5 mm eingeblasen.
Eine Platte aus verschäumtem Polystyrol, auf deren Oberfläche ein Stapelfasergewebe (FATEGIX-100-KD, Firma Fatege, Kirzinger & Co. GmbH, Neustadt/Donau) aufliegt, wird in der oben beschriebenen Arbeitsweise durch Spritzauftrag mit einer 2,5 mm starken Kunstharz-Sand-Mischung beschichtet.
Die Benetzung des Quarzsandes ist einwandfrei. Ausserdem ist nach etwa 8stündiger Aushärtung ein absolut fester Verbund zwischen dem aufgespritzten Material und der Platte aus verschäumtem Polystyrol unter gleichzeitigem festemEinbau des Fasermaterials eingetreten. Das Baumaterial ist absolut nagelfest.
Beispiel 6 : Ein Betonsandstein wird mit einem Kunstharzbetongemisch, das sich aus 130 g einer Harzkombination, bestehend aus 7 Gew.-Teilen eines Epoxyharzes und 3 Gew.-Teilen eines Aminamids, hergestellt aus monomeren, polymeren oder epoxydierten, ungesättigten Fettsäuren durch Reaktion mit Polyaminen, 15 g Glasfasern und 870 g Sand zusammensetzt, gegebenenfalls unter Farbzusatz, durch Spritzen oder Aufspachteln beschichtet und zur Aushärtung gebracht.
Beispiel 7 : Ein nach Beispiel 1 mitKunstharzbetonmischung beschichteter Baustein wird auf einer Polyäthylenplatte od. dgl. und/oder einer mit Trennmitteln wie Silikonfett, Paraffin od. dgl. versehenen Fläche zur Aushärtung gebracht. Der beschichtete Stein zeigt eine glänzende, glatte Oberfläche, die kachelähnlichen Charakter hat.
Beispiel 8 : 130 g einer Harzkombination, bestehend aus 7 Gew.-Teilen Epoxyharz, hergestellt durch Umsetzung von Bisphenol A mit Epichlorhydrin und 3 Gew.-Teilen eines Aminamids, entstanden durch Umsetzung von Ölsäure mit Tetraäthylenpentamin, werden mit 870 g Sand innigst gemischt und ferner im ersten Falle mit 2, 6 g Tri - (dimethylaminomethyl) -phenol und im zweiten Falle mit 7, 8 g Tri- (dimethylaminomethyl) -phenol vermischt und die unterMitverarbeitung von 15 g Glasfasern erhaltenen Produkte zur Aushärtung gebracht.
Nach siebentägiger Alterung wurden von den beiden Ansätzen jeweils Prüfkörper 7 Tage in Benzol gelagert und dann auf Druckfestigkeit geprüft.
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<tb>
<tb>
Alterung <SEP> Zusatz <SEP> von <SEP> Tri- <SEP> (dimethylaminomethyl)-phenol
<tb> 7 <SEP> Tage <SEP> in: <SEP> 2,6 <SEP> g <SEP> (2 <SEP> Gew.-Teile) <SEP> 7,8g <SEP> (6 <SEP> Gew. <SEP> -Teile)
<tb> Luft <SEP> 896 <SEP> kg/cm <SEP> 926 <SEP> kg/cm2 <SEP>
<tb> Benzol <SEP> 452 <SEP> kgjcm2 <SEP> 893 <SEP> kgjcm2
<tb> 50"/0 <SEP> 960lu
<tb>
Die Prozentzahlen geben an, wie hoch die Druckfestigkeit der in Benzol gelagerten Proben gegen- über den in der Luft gelagerten Proben noch ist.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Baumaterial zur Verwendung als Betonmasse oder als Formkörper mit vorzugsweise glatter glänzender Oberfläche auf der Grundlage von Kunststoffen in Verbindung mit anorganischem Füllmaterial, dadurch gekennzeichnet, dass es aus einer Komponente aus einem härtbaren Epoxyharz oder Epoxyharzgemisch, einem Anteil von etwa 70 bis 981o an anorganischem Material, wie Sand, Kies, Schlacke od. dgl. und einem Zusatz vonfaser-, gewebe- oderschnitzelförmigenAnteilen aus Glas, Kunststoff, Textilien, Metall od. dgl. besteht und dass dieses Baumaterial gegebenenfalls ein-oder zweiseitig auf eine beliebige Schicht, vorzugsweise Isolier-, Ziegel- oder sonstige Baustoffschicht, ohne Verwendung eines Klebemittels aufgebracht ist.