<Desc/Clms Page number 1>
Koudbindend middel op bitumenbasis
De uitvinding heeft betrekking op een koudbindend, uit twee componenten bestaand middel dat in de bouwindustrie toepasbaar is.
Op talrijke gebieden van de ondergrondse en bovengrondse bouwwerkenindustrie bestaan kleef-en voegafdichtingstaken van zodanige aard, dat ze noch met hete bitumenafdichtmassa's, noch in vele gevallen zelfs met oplosmiddelhoudende of emulsieprodukten kunnen worden vervuld. Voor de stukachtige reparatie van dakisoleringen of voor de afdichting van dilatatievoegen bij hoogwaardige bouwobjecten (bruggen, tunnels, bekledingsringen) alsmede ter opvulling van voegen staan verscheidene produkten op tweecomponentenepoxyhars-of polyurethaanbasis ter beschikking, die steenkoolteer en/of bitumen, alsmede tevens oplosmiddelen bevatten. Het nadeel hiervan is, dat deze in het algemeen slechts voor specifieke, bepaalde verklevingsdoeleinden toepasbaar zijn, ofwel 40-60 % oplosmiddel bevatten en daarmee milieu- verontreinigen en vuurgevaarlijk zijn.
De oplosmiddel-of waterige emulsie-bevattende, eveneens koud verwerkbare bitumensamenstellingen kunnen bijv. voor doeleinden waarbij het drogen van de kleefstof-film niet gewaarborgd is, of de bij het drogen plaatsvindende volumeafname (krimpen) uitgesloten is, niet worden aangewend, zoals bijv. in het geval van verkleving van waterafdichtplaten met elkaar of bij opvulling van dilatatievoegen. Voor de reparatie van betonnen straten en banen zijn in het algemeen teerepoxy-of bitumen-epoxymassa's met een hoog vulstofgehalte bekend, aangezien deze goed aan beton hechten en de gewenste elasticiteit bezitten. Vanwege de hoge kosten worden deze slechts bij bijzondere bouwobjecten, bijv. bij de reparatie van start-en landingsbanen van vliegvelden gebruikt. Kleefstoffen op epoxyharsbasis resp. rubber-en kunstrubberkleefstoffen zijn bekend.
Voor de voegafdichting gebruikt men kitten en plamuren op kunststofbasis, zoals produkten op basis van polysulfide, butylrubber, polyisobutyleen, polyurethaan of op basis van siliconenrubber. Nadelen hiervan zijn
<Desc/Clms Page number 2>
echter de hoge kosten, waardoor deze slechts in beperkte mate verspreid zijn.
Het nadeel van de bekende produkten is enerzijds hun kostbaarheid, anderzijds het feit, dat zij voor verschillende toepassingsdoeleinden niet gebruikt kunnen worden. Het is bijv. een onopgeloste opgave, dat de kleefstof zich vanzelf in de vereiste laagdikte uitbreidt en daarmee de ongelijkmatigheden van het oppervlak wegneemt, of dat de positie van het te verkleven materiaal ook na de aanleg, en daarmee de verwerkingstijd, willekeurig gecorrigeerd resp. gereguleerd kan worden. De permanent plastische eigenschappen kunnen slechts door toevoeging van dure kunststoffen worden verwezenlijkt, waarbij gewoonlijk ook het gebruik van oplosmiddel niet kan worden vermeden.
Het doel van de uitvinding is het verschaffen van een koud-toepasbaar, permanent plastisch middel met regelbare bindtijd, dat voor meerdere toepassingsdoeleinden geschikt is, water-en oplosmiddelvrij en eenvoudig behandelbaar is ; daarbij levert het gebruik ervan geen nadelen voor de gezondheid of omgeving op.
Het middel uit twee componenten, dat water-en oplosmiddelvrij en koudbindend is, heeft volgens de uitvinding het kenmerk, dat
Component A
40-60 gew. % bitumen of bitumen dat gemodificeerd is met 2-6 gew. % polybutadieen-polystyreen
20-40 gew. % vloeibare vetzuren
20-40 gew. % vulstof, en
Component B
10-20 gew. % uit drogende of half-drogende planten- olie en zwavel bereide, 5-10 gew. % zwavel bevattende vloeibare factis
10-20 gew. % zinkoxide, magnesiumoxide, aardalkali- metaaloxide of-hydroxide, of mengsel daarvan
60-80 gew. % vulstof, bij voorkeur kwartsmeel of zand met een korrelgrootte van 0-3 mm
<Desc/Clms Page number 3>
bevat en de mengverhouding tussen componenten A en B 1-3 : 3-1 bedraagt.
De andere uitvoeringsvorm van het water-en oplosmiddelvrije, koudbindende, uit twee componenten bestaande middel volgens de uitvinding heeft het kenmerk, dat
Component A
40-60 gew. % bitumen
20-40 gew. % vloeibaar vetzuur met gemiddeld 17-18 koolstofatomen of nafteenzuur
5-10 gew. % van uit voorbehandelde raapolie en zwavel bereide zwavelfactis met een totaal zwavelgehalte van 17-19 gew. %, en
Component B
10-20 gew. % zinkoxide, magnesiumoxide, calciumoxide (ongebluste kalk) of-hydroxide, of chloorkalk of mengsel daarvan
10-90 gew. % vulstof
1-20 gew. % rubbermeel bevat en de mengverhouding tussen componenten A en B 1-3 : 3-1 bedraagt.
Het bitumen wordt met 2-8 gew. % resp. 2-6 gew. % thermoplastisch mengpolymeer van het type SBR of SBS gemodificeerd. Dergelijke produkten zijn Europren 161A en 161B (Enichem, Italië), Catiflex 1101, 1184, 1186 (Shell Co. ), Finapren 411, Claprene (Shell). Het molecuulgewicht van deze produkten (kunstrubber) bedraagt 120-280.000. Het vloeibare vetzuur kan talkolievetzuur zijn, waarvan het joodgetal 84-92 bedraagt. Als vetzuren kunnen talgvetzuur, technisch vetzuur met een joodgetal van 20, verzepingsgetal 185-210, zonnebloemolievetzuur, raapolievetzuur, palmpitolievetzuur, kokosolievetzuur of lijnolievetzuur worden gebruikt.
De inerte vulstof met een korrelgrootte van 0-1 mm is zand of kwartsmeel, andesiet, basalt, steenmeel, talk, kaolien, bentoniet, of klei, microsilicapoeder, kleiaardehydraat, korundmeel, asbestvezel, minerale wol, kunststofvezel, viscosevezel, enz. of mengsels daarvan. De drogende of half-drogende olie, geschikt voor de factisbereiding, is
<Desc/Clms Page number 4>
zonnebloem-, raap-, katoenzaad-, pompoenpit-, sesam-, hennepzaad-, olijf-, soja-, vis-, mais-, lijn-of ricinusolie, waarvan het joodgetal 80-200 bedraagt, ofschoon een drogende plantenolievernis eveneens kan worden gebruikt.
De kwaliteit en samenstelling van de inerte vulstof kan de vorige zijn, waarbij echter de toepassing van zand met een korrelgrootte van 0-1 mm voordelig is. De verhouding van de componenten A en B kan binnen de aangegeven grenzen variëren, waarbij echter wordt opgemerkt, dat voor verklevingsdoelein- den de toepassing van een mengsel met een verhouding 2 : 1, terwijl voor voegafdichtingsdoeleinden een 1 : 1 mengsel doelmatig zijn.
Het middel volgens de uitvinding wordt zodanig bereid, dat men bitumen boven zijn verwekingspunt, o doelmatigerwijze tussen 160-180 C, onder omroering met het thermoplastische SBS-mengpolymeer trapsgewijze vermengd, aan het gehomogeniseerde mengsel onder krachtig roeren het vloei-
EMI4.1
bare oliezuur en aan het nog warme mengsel de vulstof o toevoegt, het mengsel tot 30-40 C laat afkoelen en de verkregen component A afzonderlijk bewaart.
In een afzonderlijke trap kookt men uit drogende plantenolie en zwavel een factie met een totaal zwavelgehalte van 8-10 gew. % Na afkoeling mengt men daarbij tot aan de homogenisering het zink-of magnesiumoxide resp. de aardalkalimetaaloxiden, waarna men na toevoeging van de vulstoffen de zo verkregen component B homogeniseert. Het nakomen van de mengvolgorde van de componenten is doelmatig ; de stabiliteit van het produkt wordt beter, wanneer men van de aangegeven mengvolgorde gebruik maakt.
Op alternatieve wijze vermengd men bij de bereiding van component A het bitumen bij C met harde of half- harde factis, vervolgens met oliezuur terwijl in een afzonderlijke trap het zink-of magnesiumoxide of de aardalkalimetaaloxiden resp. de chloorkalk, de vulstoffen en het rubbermeel worden toegevoegd en gehomogeniseerd.
De wezenlijke voorwaarde voor de aanwending van het middel is de volle en volledige vermenging van de componenten A en B, waartoe in het algemeen mengtijden van 5-10 minuten
<Desc/Clms Page number 5>
voldoende zijn. De verwerkingstijd van de vloeibare, mortelachtige massa bedraagt afhankelijk van de temperatuur 2-2,5 uur, ofschoon de verwerkingstijd verlengd of door toevoeging van een alifatisch carbonzuur aan component A, ten hoogste 5% betrokken op de massa van dezelfde, wezenlijk verkort kan worden, en kan in wezen tussen 10 minuten en 24 uur worden geregeld. Gedurende de verwerkingstijd verdikt de mortelachtige massa niet, breidt zich vanzelf goed uit, terwijl na een bepaalde tijd de afbinding plotseling aanvangt, en de massa uithardt in 10-15 minuten, waarbij echter de permanent plastische toestand blijft.
De samenstelling van het middel volgens de uitvinding is nieuw, en een soortgelijke bitumenhoudende kleefstof of een soortgelijk middel voor de afdichting van de voegen is in de handel niet verkrijgbaar en niet bekend. De afbinding van het middel vindt in koude toestand bij
EMI5.1
omgevingstemperatuur plaats, bij voorkeur bij temperaturen o van circa 20 C en bestaat waarschijnlijk uit 3 deelprocessen :
Bij de verzeping tussen het gebruikte metaaloxide en vrije vetzuur vormt zich een binding, waarvan de tijdsduur geregeld kan worden. Door toevoeging van een alifatisch carbonzuur kan deze tijd worden verkort, door toevoeging van factis kan de binding worden verhinderd, zodat de tijdsduur langer wordt.
Gelijktijdig met dit proces vormen zich tussen factis, metaaloxide, onverzadigd vetzuur en eventueel de onverzadigde bindingen van de kunstrubber gedeeltelijk of volledig verknoopte bindingen. In de met lucht en licht in contact staande lagen van gebonden massa verhardt het onverzeepte residu van de halfverzadigde plantenolie en van het onverzadigde vetzuur gedurende een verhoudingsgewijs lange tijd onder zuurstofopname, waarbij de gebruikte massa "doorhardt". Dit kan worden vastgesteld aan de hand van het ophouden van kleverigheid en een langzame verhoging van het verwekingspunt.
Het middel volgens de uitvinding heeft het voordeel, dat bij toepassing de laagdikte veranderlijk kan worden gevormd ; met de snelle aanvang van de afbinding behoeft geen rekening te worden gehouden ; de massa"breidt
<Desc/Clms Page number 6>
zich uit. Ten gevolge van de regelbaarheid kan de positie (plaats) van de te verkleven materialen ook na de aanleg worden zuivergesteld, waarbij het te verkleven materiaal noch door warmteinwerking noch door chemische inwerking wordt beschadigd. Na gebruik blijft de massa voortdurend plastisch en neemt de bewegingen over zonder vorming van scheuren. De massa hecht goed op een droge basis, daarna wordt de laag vochtbestendig, neemt geen water op en bindt ook onder water af.
Bij de praktische toepassing van het middel kan de verkleving, voegafdichting of andersoortig werk met eenvoudige apparaten zonder brandgevaar en schadelijkheid voor de gezondheid worden uitgevoerd, en vereist geen vakmanschap. De middelen volgens de uitvinding kunnen o. a. worden toegepast voor voegopvulling bij betonnen voetpaden, dakisoleringselementen, ter verkleving van parketten, dakbanen. De toepassing ervan is buitengewoon economisch, aangezien het werkzame stofgehalte van het produkt kan worden samengesteld uit goedkoop toegankelijke componenten, terwijl door verandering van de verhouding van componenten A en B ook de eigenschappen van het middel varieerbaar zijn.
Verdere details van de uitvinding worden aan de hand van de navolgende uitvoeringsvoorbeelden nader toegelicht.
Voorbeeld I
Een voor voeguitgietsel geschikte massa werd bereid uit de volgende componenten :
Component A :
EMI6.1
o 38 gew. % bitumen B-90 (verwekingspunt 46 C, penetratie 71-100)
2 gew. % styreen-butadieen-mengpolymeer (Europrene 161A), gemiddeld molecuul- gewicht 280.000 20 gew. % oliezuur (oelen) 40 gew. % zand met een korrelgrootte van 0-1 mm Component B : 10 gew. % uit zwavel en zonnebloemolie bereide vloeibare factis met een zwavelgehalte van 10 gew. %
<Desc/Clms Page number 7>
10 gew. % zinkoxide (zinkwit)
80 gew. % zand met een korrelgrootte 0-1 mm.
In component B kan de plantenolie gedeeltelijke of geheel worden vervangen door vloeibare steenkoolteer of vloeibare benzinepyrolyseteer.
Voor de bereiding van component A werd het bitumen
EMI7.1
verwarmd in een verwarmbare, van een roerder voorziene Q inrichting onder krachtig omroeren tot 180 C onder toevoeging van het mengpolymeer in 45-60 minuten. Daarna werd aan het homogene mengsel het oliezuur toegevoegd, gedurende enkele minuten krachtig geroerd, waarna het nog warme mengsel onder verder roeren werd vermengd met fijn zand. Het roeren werd onder waterkoeling zolang voortgezet, totdat het mengsel een o temperatuur van 35-40 C had aangenomen. Dan werd het zwarte, vloeibare produkt in houders afgevuld. Bij de bereiding van component B werd eerst de factis bereid uit drogende
EMI7.2
plantenolie en zwavel, doordat men de plantenolie tot e 130-140 C verwarmde, het poedervormige of lamellaire zwavel toevoegde en bij deze temperatuur gedurende 3-4 uur, tot de volledige inbouw van het zwavel, roerde.
De ontstane plantenoliefactis vormde een donkerbruine, in sterk licht doorzichtige, afzettings-en troebelingsvrije vloeistof. De afgekoelde vloeibare factis werd met het zinkoxide (zinkwit) tot een homogene pasta vermengd. Daarna werd het fijne zand toegevoegd. Men verkreeg een zogenaamde aardvochtige massa waarvan de kleur en het uiterlijk lijkt op dat van nat zand, welke massa in zakken kan worden verpakt. De zo bereide componenten A en B werden tot een massaverhouding 1 : 1 in geringe hoeveelheden met de hand, in grotere hoeveelheden met behulp van een machine vermengd. De volledige vermenging kan in 5-10 minuten worden bereikt. De verwerkingstijd van de zo bereide vloeibare en zelf-verspreidende uitgietmassa bedraagt afhankelijk van de temperatuur 2-2,5 uur, waarbij gedurende deze periode de massa niet verdikt, goed vloeit en zich verspreidt.
Aansluitend begint, in het bijzonder bij een o temperatuur boven 20 C, plotseling het afbindingsproces en bindt de massa in de voeg of in de"pot"in 10-15 minuten af.
<Desc/Clms Page number 8>
Voorbeeld II
Een voor de koude verkleving geschikte elastische samenstelling werd bereid door vermenging van de in voorbeeld I beschreven componenten A en B in een mengverhouding van 2 : 1. De ter verkleving toepasbare massa bezit een lagere viscositeit en kortere bindtijd dan de massa volgens voorbeeld I.
Voorbeeld III
De snelbindende soorten van de in uitvoeringsvoorbeelden I en II beschreven voeguitgiet-en kleefsamenstellingen werden bereid doordat aan component A 0,05-0, 5 gew. % geconcentreerd azijnzuur werd toegevoegd. Deze toevoeging van azijnzuur kan ook op het toepassingsoord, bij omgevingstemperatuur plaatsvinden. Met deze oplossing kan de bindtijd onafhankelijk van de temperatuur tussen brede grenzen naar wens ingesteld en veranderd worden.
Voorbeeld IV
Uit de volgende componenten werd een hardbindende, niet-elastische vereffeningsmassa bereid :
Component A :
EMI8.1
c 40 gew. % bitumen B30 (verwekingspunt 60 C, penetratie 20-45)
20 gew. % vloeibaar C-C plantenvetzuur
17 18
40 gew. % kwartszand met een korrelgrootte van
1-3 mm
Component B :
10 gew. % uit drogende plantenolievernis en zwavel bereide vloeibare factis met een zwavelgehalte van 10 gew. %
10 gew. % kalkhydraatpoeder (drooggebluste bouwkalk)
80 gew. % kwartsmeel met een korrelgrootte van
0-1 mm.
De twee componenten werden gebruikt in een mengverhouding 1 : 1. Men verkreeg een snelbindende massa. In plaats van bitumen kan gedeeltelijk of geheel steenkoolteerpek (goudron) of geblazen benzinepyrolyseteerpek met een soortgelijk verwekingspunt worden gebruikt.
<Desc/Clms Page number 9>
Voorbeeld V
Een met oxidekleuren kleurbare vereffeningsmassa werd uit de volgende componenten bereid :
Component A :
60 gew. % vloeibare, gedestilleerde vetzuur- goudron (joodkleurgetal 100)
40 gew. % verkleind, gesorteerd grint met een korrelgrootte van 1-3 mm
Component B :
10 gew. % uit raapolie en zwavel bereide vloeibare factis met een zwavelgehalte van 10 gew. %
10 gew. % MgO (gecalcineerd magnesium)
80 gew. % dolomietmeel of kalksteenmeel met een korrelgroote van 0-1 mm.
De twee componenten werden gebruikt in een mengverhouding 1 : 1. Voor het kleuren werd aan de vereffeningsmassa tot het bereiken van de gewenste kleur 5-10 % ijzeroxyderood of een oxidegroenkleur toegevoegd.
Voorbeeld VI
Ten behoeve van voegenopvulling of verkleving van verticale oppervlakken werd component B volgens voorbeeld I in een mengverhouding van 1 : 1 of 1 : 2 vermengd met component A met een volgende samenstelling :
Component A :
38,0 gew. % bitumen B-90
2,0 gew. % 60/40 polybutadieen-polystyreen-meng- polymeer
19, 5 gew. % tallolievetzuur
40,5 gew. % microsilicapoeder (met een SiO-gehalte
EMI9.1
2 van 92 %, bij de ferrosiliciumbereiding ontstaan afvalpoeder dat tot 50 % een korrelgrootte kleiner dan 6 pm heeft).
Bij de bereiding van component A werd het gemodificeerde bitumen warm met het microsilicapoeder vermengd, en na de homogenisering werd het tallolievetzuur toegevoegd. Verder werd te werk gegaan als in voorbeeld I.
<Desc/Clms Page number 10>
Voorbeeld VII
Uit de hieronder beschreven componenten werd een ter verkleving en als uitgietmassa toepasbaar middel bereid :
Component A :
60 gew. % bitumen B-90
EMI10.1
35 gew. oliezuur (C-C) 17 ia 5 gew. % uit voorbehandelde raapolie bereide harde factis met een zwavelgehalte van 19 %
Component B :
1 gew. % Ca (OH)
2
9 gew. % zinkoxide
10 gew. % rubbermeel (maalgoed uit rubberbanden met een maximale korrelgrootte van 1 mm)
80 gew. % kwartszand (korrelgrootte max. 1 mm).
Het bitumen werd bij 160-170 C met de harde factis vermengd, afgekoeld en vermengd met oliezuur. Component B werd door vermenging van zinkoxide, rubbermeel en kwartszand bereid.
Voorbeeld VIII
Uit de volgende componenten werd een als uitgiet- massa toepasbaar middel bereid :
Component A :
60 gew. % bitumen B-90
EMI10.2
30 gew. % 17 ia 10 gew. % uit raapolie bereide middelharde factis met een zwavelgehalte van 19 %
Component B :
10 gew. % chloorkalk (met een actief chloorgehalte van 25-30 gew. %)
10 gew. % rubbermeel (volgens voorbeeld VII)
80 gew. % kwartszand.
Het mengsel werd bereid volgens de werkwijze beschreven in voorbeeld VII.
Voorbeeld IX
Een kleefstof-en uitgietmassasamenstelling werd bereid uit de volgende componenten :
Component A volgens voorbeeld VIII en
Component B :
<Desc/Clms Page number 11>
5 gew. % zinkoxide
5 gew. % magnesiumoxide
20 gew. % rubbermeel
70 gew. % kwartszand.
De samenstelling werd volgens voorbeeld VII bereid.