Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines kunststoffgebundenen Mörtels, bei dem durch Vermischen einer wässrigen Dispersion von zu einem vernetzten Kunststoff härtbarem Material mit einem unter Wasseraufnahme abbindenden Stoff eine Masse hergestellt wird, die nach dem Abbinden und Aushärten den Mörtel bildet.
Es sind Kunststoffmörtel bekannt, die dadurch hergestellt werden, dass in eine wässrige Dispersion von zu einem vernetzten Kunststoff härtbaren Material ein unter Aufnahme von Wasser abbindender Stoff, also ein hydraulischer Stoff, beispielsweise Zement, Gips oder Kalk eingerührt wird, der lediglich die Aufgabe hat, den Kunstharzmörtel dadurch zu trocknen, dass er das Dispersionswasser entzieht. Zu diesem Zweck wurden z.B.
Polyvinylacetat-Dispersionen verwendet, deren Kunststoffanteil höchstens noch im Sinne einer Nachpolymerisation reaktionsfähig ist. Diese bekannten Mörtel haben zunächst den Nachteil, dass die vorpolymerisierten beziehungsweise noch nicht zu Ende polymerisierten dispergierten Teilchen erst dann weiter miteinander zu Ende polymerisieren, mit anderen Worten, der dispergierte Kunststoff erhärtet erst dann, wenn das Dispersionswasser vollständig entzogen ist. Auch erhält man bei diesen bekannten Verfahren, bei denen beim Entzug des Dispersionswassers jeweils Teilchen des gleichen Stoffes sich aneinander anlagern, nur Schichten mit mässigen mechanischen Eigenschaften.
Auch haben diese Schichten in der Regel den Nachteil, dass sie unter Einwirkung von Feuchtigkeit wieder erweichen und, sofern sie nicht ganz unbrauchbar werden, zumindest unter Wasseraufnahme anquellen und ihre Festigkeit weitgehend verlieren.
Andererseits sind Verfahren zur Herstellung eines Kunststoff-Mörtels bekannt, bei denen ein nicht dispergiertes Epoxidharz mit einem geeigneten nicht dispergierten Härter vermischt wird.
Diese Verfahren haben den Nachteil, dass sowohl das Epoxidharz als auch der Härter in der Regel zähflüssig sind und daraus hergestellte Mörtel sich auf der Baustelle ausserordentlich schwer verarbeiten lassen.
Demgegenüber besteht die Erfindung darin, dass die wässrige Dispersion ein härtbares Ausgangsprodukt und ein dessen Härtung zu einem vernetzten Kunststoff bei normaler Aussentemperatur bewirkendes Mittel enthält.
Wird eine derartige Dispersion mit einem unter Wasseraufnahme abbindenden Stoff, also einem hydraulischen Stoff, wie Zement oder hydraulischem Kalk vermischt, so entzieht dieser Stoff mindestens einen Teil des Dispersionswassers und bindet dieses unter Bildung eines Steines, wie Zementstein. Der Vorteil des nach dem erfindungsgemässen Verfahren hergestellten Mörtels gegen über den vorerwähnten bekannten Mörteln, bei denen nur ein Stoff dispergiert wird, liegt darin, dass zur Erhärtung das Wasser nicht notwendig verdunsten muss, da bei diesen Zweistoffsystemen die Erhärtung und Vernetzung auch in Gegenwart von Wasser erfolgen kann.
Durch diese Reaktion entsteht ein Kunststoffgerüst, das, sofern das Dispersionswasser nicht entzogen wird, dieses Wasser in durch den Kunststoff freigelassenen Hohlräumen einschliesst. Die Erhärtung eines ein derartiges Zweistoffsystem enthaltenden Mörtels erfolgt in der Regel sehr viel schneller als ein nur einen Kunststoff (Ein- stoff-System) enthaltender Mörtel, weil, wie erwähnt, der Erhärtungsvorgang unabhängig von den Bedingungen eintritt, die auf den Entzug des Dispersionswassers bzw.
seine Verdunstung einwirken. Die durch das erfindungsgemässe Verfahren hergestellten Mörtel sind in der Regel wasserfest. Sie haben darüber hinaus die an den ZweistoffKunststoff-Systemen geschätzten Vorteile der sehr hohen mechanischen Festigkeit, chemischen Beständigkeit und grossen Haftfähigkeit an fast allen Unterlagen.
Der besondere Vorteil des erfindungsgemässen Verfahrens gegenüber den Verfahren, bei denen ein Zweistoff-Kunststoff- ohne Dispersion zu einem Mörtel verarbeitet wird, liegt darin, dass sich das Zweistoff-System in Form einer Dispersion sehr viel leichter verarbeiten lässt und dass man mit wesentlich weniger Bindemittel, also Kunststoff, auskommt, weil das Dispersionswasser die Viskosität erniedrigt.
Das erfindungsgemässe Verfahren hat den weiteren Vorteil, dass der Mörtel dampfdurchlässig ist, was ein Kunststoffmörtel aus nicht dispergiertem Epoxidharz in der Regel nicht ist. Diese Dampfdurchlässigkeit beruht zum Teil auf der Schrumpfung des Zementsteines bei seiner Hydratation.
Beispiel
In 96 Gewichtsteile eines Polyaminoamids, zum Beispiel des Schering-Versuchsproduktes X*E29, das einen Zusatz enthält, um eine über längere Zeit stabile Dispersion zu erhalten, werden 4 Teile eines Nalcamines. z.B.
Laurylamin (Nalcoprodukt G12) eingerührt, bis eine glatte Mischung erhalten wird. Gegebenenfalls werden noch 2 Teile sekundäres Alkylsulfonat mit eingegeben.
Das Vermischen kann von Hand oder mittels eines Mischers vorgenommen werden. Dieser Mischung werden dann 300 Teile Wasser portionsweise unter Umrühren hinzugegeben. Es entsteht eine stabile Dispersion. Dieser Dispersion werden dann 100 Gewichtsteile eines Epoxid Harzes oder eines Epoxid-Harzgemisches anteilweise in 2 bis 3 Portionen unter Rühren zugegeben, beispielsweise das unter dem Handelsnamen Araldit Typ GY 250 der Firma Ciba, wobei ein giessfähiger Brei erhalten wird, dessen Teilchen mit dem Auge nicht erkennbar sind. Als Epoxid-Harz ist beispielsweise ein aus 4, 4'-Dihvdroxy- phenylpropan und Epichlorhydrin hergestelltes Epoxid Harz geeignet, das etwa 0,50 bis 0,350 Epoxid-Gruppen auf 100 g enthält.
Diese Dispersion enthält nun zwei miteinander reagierende Stoffe, nämlich das Epoxid-Harz und das Poly aminoamid. Die Topfzeit dieser Dispersion beträgt mindestens eine Stunde, beispielsweise zwei Stunden, wenn nur reaktives Epoxid-Harz verwendet wird. Ist dem Epoxid-Harz noch ein Anteil an nichtreaktivem Epoxid Harz beigemischt, so ist die Topfzeit dieser Dispersion entsprechend länger. Diese Dispersion wird dann in 750 Gewichtsteile vorgegebenen Portlandzement eingerührt.
Es entsteht eine sehr plastische, mörtelartige Streichmasse, deren Topfzeit mindestens eine halbe Stunde und, wenn nichtreaktive Epoxid;Harze beigemischt sind, mehrere Stunden beträgt. Die den Mörtel darstellende Mischung kann als Kleber, als Schutzschicht, als Bodenbelag, als Schlemmanstrich, als voluminöser Isolieranstrich und als Putz od. dgl. verwendet werden. Je nach dem Verwendungszweck können zusätzliche färbende Zutaten oder aber Sand beigemischt werden, am besten mischt man diese Zutaten dem Zement bei, bevor man die Dispersion zu dem Zement gibt. Eine Beigabe von Sand ist beispielsweise dann empfehlenswert, wenn der Mörtel zu einem Estrich verarbeitet wird.
Die Aushärtungszeit des Mörtels beträgt bei dünnen Schichten je nach der Reaktionsfähigkeit der eingesetzten Stoffe ein bis zwei Stunden oder länger. Bei der Herstellung der Dispersion können auch mehr als 300 Gewichtsteile Wasser hinzugege ben werden, um das dem Mörtel durch Verdunstung oder einen saugfähigen Untergrund entzogene Wasser zu berücksichtigen. Dieser zusätzliche Wasseranteil richtet sich nach der Aussentemperatur und der Unterlage.
Günstig ist ein Verhältnis Dispersionswasser zu Zement wie 0,35 - 0,4 zu 1 in der Masse, in besonderen Fällen bis 2 zu 1.
Die Menge des zugegebenen Härters ist nicht kritisch, auf 100 Gewichtsteile Epoxid-Harz können auch zwischen 70 und 100 Teile des Härters verwendet werden. Bevorzugt ist jedoch ein annähernd stöchiometrisches Verhältnis. Der Gewichtsanteil der Feststoffe, also des Epoxid-Harzes und des Härters, in der Disper- sion zu dem Gewichtsanteil des Dispersionswassers kann abweichend von dem aus dem Beispiel ersichtlichen Verhältnis von 2:3 innerhalb eines Bereiches von 1:1 bis 1:2 liegen. Bei der Bestimmung der Gewichtsanteile des Dispersionswassers und des Zementes kann auch Rücksicht darauf genommen werden, welche Struktur die fertige Mörtelschicht aufweisen soll.
Ist der Anteil des Zementleimes (Zement plus Wasser) gegenüber dem Feststoffanteil der Dispersion (Harz plus Härter) gering, so wird die Struktur der Mörtelschicht im allgemeinen so sein, dass nur das Harz eine kontinuierliche Phase bildet, die die Zementsteinkörnchen vollständig umhüllt. Wird die Zementleimmenge erhöht, so erhält man eine Struktur des fertigen Mörtels, bei der auch der Zementstein quer durch die Schicht hindurch verlaufende Brücken bildet.
Das verwendete Epoxid-Harz kann ein Molekulargewicht zwischen 1800 und 6000 aufweisen, vorzugsweise liegt dieses Molekulargewicht im Bereich von 2000 bis 3000. Dem Epoxid-Harz kann ein reaktionsfähiger Verdünner beigemischt sein, beispielsweise ein Verdünner, der aus einem Gemisch aus Netzmittel und Korrosionsinhibitoren besteht (von der Firma Union Earbide, USA unter dem Handelsnamen Unox, vertrieben).
Derartige Verdünner sind bevorzugt aromatische Verbindungen, die freie Epoxid-Gruppen enthalten.
Diese Verdünner haben den Vorteil, dass zusammen mit ihnen auch reaktive hochmolekulare feste Epoxid-Harze eingesetzt werden können. Wie bereits erwähnt, kann dem Epoxid-Harz andererseits zur Verlangsamung der Reaktion und Erhöhung der Topfzeit nichtreaktives Epoxid-Harz beigemischt werden, beispielsweise ein hochmolekulares Epoxid-Harz, das keine freien Epoxid Gruppen enthält z.B. Äthoxylinharz (von der Firma Shell unter dem Handelsnamen Epikote OL55 vertrieben).
Durch die Zugabe von zusätzlichen Netzmitteln, beispielsweise von polaren Aminen, z.B. Laurylamine, erreicht man, dass die Dispersion nach Zugabe des Zementes eine ausreichende Zeit stabil bleibt. Der Zement muss zu einem Zeitpunkt zugegeben sein, zu dem die Reaktion der Feststoffe der Dispersion noch nicht beendet ist, vorzugsweise zu einem Zeitpunkt, an dem die dispergierten Teilchen noch fähig sind, sich miteinander zu verbinden, insbesondere so früh wie möglich, nachdem Harz und Härter zusammengemischt wurden. Die Dispersion kann den Härter als dispergierte Teilchen enthalten, an dem das Epoxid-Harz bereits angelagert ist oder aber dispergierte Epoxid-Teilchen enthalten, an dem der Härter angelagert ist oder aber gelegentlich auch voneinander getrennte Epoxid-Teilchen und Härter-Teilchen enthalten.
Derartige Dispersionen können, wie bereits erwähnt, durch Einrühren von Epoxid-Harz in eine Härter-Dispersion erhalten werden. Dies hat Vorteile, weil verhältnismässig leicht in Dispersion gehende Härter in grosser Zahl im Handel sind und eine derartige Dispersion auch auf der Baustelle ohne weiteres hergestellt werden kann.
Auch kann die Dispersion dadurch hergestellt werden, dass zunächst eine Dispersion des Harzes hergestellt wird und dann zu dieser Dispersion entweder ein flüssiger Härter gegeben wird oder aber dieser Härter wiederum in Form einer Dispersion zugeführt wird. Die letztgenannte Methode hat den Vorteil, dass gegebenenfalls bei Verwendung geeigneter Dispersionsmittel die Reaktion von Harz und Härter zumindest stark verzögert wird.
Um die Dispersion bei der Zugabe des Zementes stabil zu halten, kann anstelle der polaren Almine (von der Deutschen NalcoOmbH unter dem Handelsnamen Nalcamine vertrieben) auch eine kolloidale Kieselsäure-Di- spersion oder ein Quaternäres-Ammoniumsalz von Imidazolderivaten, z.B. IFettsäure-Imidazol hinzugegeben werden. Auch können andere Stabilisierungsmittel hinzugegeben werden, um die Dispersion in alkalischem Medium stabil zu halten. Auch können von diesen Stabilisierungsmitteln mehr als 4 Gewichtsteile hinzugegeben werden, beispielsweise 5 Gewichtsteile oder bis zu 10 Gewichtsteilen.
Für das Härtungs- und Vernetzungsmittel Schering XE 29 kann auch das Produkt HY 840 der Firma Ciba, Basel, verwendet werden.
Auch an Stelle des in dem Ausführungsbeispiel angegebenen Epoxidharzes der Firma Ciba kann ein anderes Epoxidharz verwendet werden, beispielsweise das Produkt Beckopox Typ 37-128 der Firma Reichold-Chemie.
An Stelle eines Epoxid Harzes und eines hierzu geeigneten Härtungsmittels können auch andere Zwei Stoff-Systeme auf die erfindungsgemässe Art zur Reaktion gebracht werden, beispielsweise kann ein vernetzbares Polyurethan zusammen mit einem geeigneten Härtungsmittel oder aber ein organisches, härtbares Polysulfid verwendet werden. Das letztere insbesondere dort, wo die Geruchsbelästigung keine Rolle spielt. Im übrigen richtet sich die Auswahl des Zweidtoff-Systems danach, welche physikalischen Eigenschaften der Kunst stoffkomponente des fertigen Mörtels im Vordergrund stehen sollen. Der Zement kann mit Füllstoffen, insbesondere Sand, Pigmenten od. dgl. gemagert sein.
Bei dem Verfahren verwendet man also ein Zweistoffsystem, dessen eine Komponente beispielsweise ein Epoxidharz od. dgl. enthält und dessen andere Komponente einen Stoff enthält, der zur Härtung und Vernetzung erforderlich ist, die beispielsweise im Sinne einer Polyaddition verlaufen kann. Auch kann dieses Zwei stoffsystem aus relativ niedermolekularen härtbaren Verbindungen und den dazugehörigen Härtern bestehen.
Das härtbare Ausgangsprodukt kann z.B. ein Polymerisat, ein Kondensat, ein Additionsprodukt oder ein Monomer sein.
Ein weiterer wesentlicher Vorteil des Verfahrens besteht darin, dass sich die Möglichkeit eröffnet, bei einer Ausführungsart des Verfahrens auf eine Beimengung von festen Zuschlagstoffen zu der Mischung ganz zu verzichten, so dass das mineralische Zuschlaggekörn des Mörtels im wesentlichen nur durch die Reaktion des hydraulischen Stoffes mit dem Dispersionswasser aufgebaut wird. Der Zuschlagstoff besteht daher im wesentlichen nur aus Zementstein. Dies hat den Vorteil, dass das Anrühren der Mischung nicht durch feste, grobkörnige Zuschlagstoffe, wie Sand od. dgl., erschwert wird.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird zu der wässrigen Kunstharzdispersion nur so viel hydraulischer Stoff hinzugegeben, dass das Harz im erhärteten Mörtel eine kontinuierliche Phase bildet und der durch den hydratisierten, hydraulischen Stoff gebildete Festkörper nur den Füllstoff bzw. Zuschlagstoff bildet. Der Zementstein liegt also in der Regel in dem erhärteten Mörtel in Form von einzelnen Körnern vor, die vollständig in dem erhärteten Kunststoff eingebettet sind. Hiervon sind jedoch andere bekannte hydraulische Mörtel zu unterscheiden, bei denen einem üblichen hydraulischen, aus Zement, Sand und Wasser bestehenden Mörtel eine Kunstharzdispersion im Gewichtsverhältnis Harz zu Zement wie 1:5 oder 1:10 zugegeben wird.
Bei diesem bekannten Mörtel ist ausdrücklich Wert darauf gelegt, dass die Harzzugabe so gering ist, dass das Harz nur diskrete Einschlüsse, also Füllkörper, in einem normalen, hydraulischen Mörtel bildet. Die Eigenschaften dieses bekannten Mörtels werden daher im wesentlichen durch den Zementstein bestimmt, obwohl die zugegebene Harzdispersion ebenfalls ein Epoxid-Harz und einen zur Härtung des Epoxidharzes geeigneten Härter enthält. Dieser bekannte Mörtel hat jedoch noch den zusätzlichen Nachteil, dass bei seiner Herstellung Essigsäure beigegeben wird, um die Kunstharzdispersion zu stabilisieren. Kleinere Beigaben von Essigsäure, die die mechanischen Eigenschaften eines hydraulischen Mörtels nicht zu sehr verschlechtern, genügen jedoch nicht, um eine Kunstharzdispersion in stark alkalischem Medium zu stabilisieren.
Grössere Zugaben von Essigsäure verbieten sich jedoch wegen deren schlechtem Einfluss auf die mechanische Festigkeit eines hydraulischen Mörtels, Bei den geringen Harzzugaben, die der bekannte Mörtel erhält, ist es im übrigen auch nicht von wesentlicher Bedeutung, ob die Kunstharzdispersion beim Einrühren in den Mörtel bricht.
Bei dem Verfahren wird bei Verwendung von Zement als hydraulischem Stoff das Verhältnis von Zement zu Dispersionswasser beim Vermischen der Bestandteile im Bereich zwischen 0,5 und 2,5 gewählt, so dass also auf einen Gewichtsteil Zement höchstens 2 Gewichtsteile Wasser, mindestens 0,4 Gewichtsteile Wasser entfallen.
Dadurch ist gewährleistet, dass der Zement in jedem Falle vollständig zu Zementstein wird. Das restliche Wasser kann, soweit vorhanden, entweder durch den Untergrund aufgesaugt werden oder verdunsten.
Wie bereits erwähnt, ist es bei Ausführungsformen wesentlich, welche Mittel dazu verwendet werden, um die Kunststoffdispersion in alkalischem Medium zu stabilisieren. Bei Ausführungsformen wird daher die Dispersion durch Zugabe von Kieselsäure oder ihren Derivaten in 1Form eines Gels stabilisiert oder aber durch Zugabe von Dispersionsmitteln, die zugleich kationenaktive Netzmittel sind.
Bei dem Verfahren kann die eine Komponente, nämlich das Epoxidharz oder der Härter dispergiert werden, wonach die andere Komponente kurz vor der Herstellung des Mörtels in die Dispersion eingerührt wird. Oder es können Harz und Härter vermischt und diese Mischung dann dispergiert werden.
Bei einer Ausführungsform erhält der Mörtel noch einen Verflüssiger, um den Mörtel noch plastischer zu machen. Dieser Verflüssiger kann beispielsweise ein Alkylsulfonat sein. Auf diese Weise erhält man trotz verhältnismässig hoher Zementbeigaben, also in einem Mischungsverhältnis von Zement zu Wasser wie 2,5 noch einen sehr plastischen Mörtel.
The invention relates to a method for producing a plastic-bound mortar, in which a mass is produced by mixing an aqueous dispersion of material that can be hardened to form a cross-linked plastic with a substance that sets with water absorption, which compound forms the mortar after setting and hardening.
Plastic mortars are known which are produced by stirring a material that sets with the absorption of water, i.e. a hydraulic material, for example cement, gypsum or lime, into an aqueous dispersion of material that can be hardened to form a crosslinked plastic, which only has the task of to dry the synthetic resin mortar by removing the dispersion water. For this purpose e.g.
Polyvinyl acetate dispersions are used, the plastic content of which is at most still reactive in terms of post-polymerization. These known mortars initially have the disadvantage that the prepolymerized or not yet fully polymerized dispersed particles only then continue to polymerize with one another to the end, in other words, the dispersed plastic only hardens when the dispersion water has been completely removed. In these known processes, in which when the dispersion water is removed, particles of the same substance accumulate on one another, only layers with moderate mechanical properties are obtained.
These layers also generally have the disadvantage that they soften again under the action of moisture and, provided they are not completely unusable, at least swell while absorbing water and largely lose their strength.
On the other hand, methods for producing a plastic mortar are known in which a non-dispersed epoxy resin is mixed with a suitable non-dispersed hardener.
These methods have the disadvantage that both the epoxy resin and the hardener are usually viscous and mortars made from them are extremely difficult to process on the construction site.
In contrast, the invention consists in that the aqueous dispersion contains a curable starting product and an agent which causes it to harden to form a crosslinked plastic at normal outside temperature.
If such a dispersion is mixed with a substance that sets with water absorption, i.e. a hydraulic substance such as cement or hydraulic lime, this substance removes at least part of the dispersion water and binds it to form a stone, such as cement stone. The advantage of the mortar produced by the process according to the invention over the aforementioned known mortars, in which only one substance is dispersed, is that the water does not have to evaporate for hardening, since with these two-component systems the hardening and crosslinking even in the presence of water can be done.
This reaction creates a plastic framework which, if the dispersion water is not withdrawn, encloses this water in cavities left free by the plastic. The hardening of a mortar containing such a two-component system is usually much faster than a mortar containing only one plastic (one-component system) because, as mentioned, the hardening process occurs regardless of the conditions that affect the removal of the dispersion water or .
affect its evaporation. The mortars produced by the method according to the invention are generally waterproof. In addition, they have the advantages of the two-component plastic systems, which are valued at the very high mechanical strength, chemical resistance and great adhesion to almost all substrates.
The particular advantage of the method according to the invention compared to the method in which a two-component plastic is processed into a mortar without a dispersion is that the two-component system in the form of a dispersion can be processed much more easily and that much less binding agent can be used , ie plastic, gets by because the dispersion water lowers the viscosity.
The method according to the invention has the further advantage that the mortar is vapor-permeable, which a plastic mortar made from undispersed epoxy resin is generally not. This vapor permeability is due in part to the shrinkage of the cement stone as it hydrates.
example
In 96 parts by weight of a polyaminoamide, for example the Schering test product X * E29, which contains an additive in order to obtain a dispersion that is stable over a long period, 4 parts of a nalcamine are used. e.g.
Stir in laurylamine (Nalcoprodukt G12) until a smooth mixture is obtained. If necessary, 2 parts of secondary alkyl sulfonate are also entered.
Mixing can be done by hand or by means of a mixer. 300 parts of water are then added in portions to this mixture with stirring. A stable dispersion results. 100 parts by weight of an epoxy resin or an epoxy resin mixture are then added to this dispersion in 2 to 3 portions with stirring, for example the one under the trade name Araldit type GY 250 from Ciba, a pourable paste being obtained whose particles cannot be seen are recognizable. A suitable epoxy resin is, for example, an epoxy resin produced from 4,4'-dihydroxyphenylpropane and epichlorohydrin which contains about 0.50 to 0.350 epoxy groups per 100 g.
This dispersion now contains two substances that react with one another, namely the epoxy resin and the polyaminoamide. The pot life of this dispersion is at least one hour, for example two hours if only reactive epoxy resin is used. If a proportion of non-reactive epoxy resin is added to the epoxy resin, the pot life of this dispersion is correspondingly longer. This dispersion is then stirred into 750 parts by weight of the specified Portland cement.
The result is a very plastic, mortar-like coating mass, the pot life of which is at least half an hour and, if non-reactive epoxy resins are mixed in, several hours. The mixture constituting the mortar can be used as an adhesive, as a protective layer, as a floor covering, as a slurry paint, as a voluminous insulating paint and as plaster or the like. Depending on the intended use, additional coloring ingredients or sand can be added; it is best to mix these ingredients with the cement before adding the dispersion to the cement. The addition of sand is recommended, for example, when the mortar is being processed into a screed.
The hardening time of the mortar for thin layers is one to two hours or longer, depending on the reactivity of the substances used. During the preparation of the dispersion, more than 300 parts by weight of water can also be added in order to take into account the water removed from the mortar through evaporation or an absorbent substrate. This additional water content depends on the outside temperature and the surface.
A ratio of dispersion water to cement of 0.35 - 0.4 to 1 in the mass, in special cases up to 2 to 1, is favorable.
The amount of hardener added is not critical; between 70 and 100 parts of the hardener can also be used per 100 parts by weight of epoxy resin. However, an approximately stoichiometric ratio is preferred. The weight fraction of the solids, i.e. the epoxy resin and the hardener, in the dispersion to the weight fraction of the dispersion water can differ from the ratio of 2: 3 shown in the example within a range of 1: 1 to 1: 2. When determining the weight proportions of the dispersion water and the cement, consideration can also be given to the structure of the finished mortar layer.
If the proportion of cement paste (cement plus water) is low compared to the solids proportion of the dispersion (resin plus hardener), the structure of the mortar layer will generally be such that only the resin forms a continuous phase that completely envelops the cement stone granules. If the amount of cement paste is increased, a structure of the finished mortar is obtained in which the cement stone also forms bridges running transversely through the layer.
The epoxy resin used can have a molecular weight between 1800 and 6000, this molecular weight is preferably in the range from 2000 to 3000. A reactive diluent can be added to the epoxy resin, for example a diluent consisting of a mixture of wetting agents and corrosion inhibitors ( sold by Union Earbide, USA under the trade name Unox).
Such diluents are preferably aromatic compounds which contain free epoxy groups.
These thinners have the advantage that reactive high-molecular solid epoxy resins can also be used together with them. As already mentioned, on the other hand, in order to slow down the reaction and increase the pot life, non-reactive epoxy resin can be added to the epoxy resin, for example a high molecular weight epoxy resin which does not contain free epoxy groups e.g. Ethoxylin resin (sold by Shell under the trade name Epikote OL55).
By adding additional wetting agents, for example polar amines, e.g. Laurylamine, the result is that the dispersion remains stable for a sufficient time after the cement has been added. The cement must be added at a point in time at which the reaction of the solids of the dispersion has not yet ended, preferably at a point in time when the dispersed particles are still able to bond together, especially as soon as possible after the resin and Harder mixed together. The dispersion can contain the hardener as dispersed particles, on which the epoxy resin is already attached, or contain dispersed epoxy particles, on which the hardener is attached, or occasionally also contain epoxy and hardener particles that are separate from one another.
Such dispersions can, as already mentioned, be obtained by stirring epoxy resin into a hardener dispersion. This has advantages because hardeners that disperse relatively easily are commercially available in large numbers and such a dispersion can also be easily produced on the construction site.
The dispersion can also be produced by first producing a dispersion of the resin and then either adding a liquid hardener to this dispersion or this hardener in turn being supplied in the form of a dispersion. The last-mentioned method has the advantage that, if appropriate, the reaction of resin and hardener is at least greatly delayed when using suitable dispersants.
In order to keep the dispersion stable when the cement is added, a colloidal silicic acid dispersion or a quaternary ammonium salt of imidazole derivatives can also be used instead of the polar almine (sold by Deutsche NalcoOmbH under the trade name Nalcamine). I fatty acid imidazole can be added. Other stabilizing agents can also be added in order to keep the dispersion stable in an alkaline medium. More than 4 parts by weight of these stabilizers can also be added, for example 5 parts by weight or up to 10 parts by weight.
The product HY 840 from Ciba, Basel, can also be used for the hardening and crosslinking agent Schering XE 29.
Instead of the epoxy resin from Ciba specified in the exemplary embodiment, another epoxy resin can be used, for example Beckopox type 37-128 from Reichold-Chemie.
Instead of an epoxy resin and a curing agent suitable for this purpose, other two-substance systems can also be reacted in the manner according to the invention, for example a crosslinkable polyurethane can be used together with a suitable curing agent or an organic, curable polysulfide. The latter especially where the odor nuisance does not play a role. In addition, the selection of the two-substance system depends on which physical properties of the plastic component of the finished mortar should be in the foreground. The cement can be leaned with fillers, in particular sand, pigments or the like.
In the process, a two-component system is used, one component of which contains, for example, an epoxy resin or the like and the other component of which contains a substance that is necessary for curing and crosslinking, which can for example take the form of a polyaddition. This two-material system can also consist of relatively low molecular weight hardenable compounds and the associated hardeners.
The curable starting product can e.g. be a polymer, a condensate, an addition product or a monomer.
Another essential advantage of the method is that it opens up the possibility of completely dispensing with the addition of solid aggregates to the mixture in one embodiment of the method, so that the mineral aggregate grains of the mortar essentially only through the reaction of the hydraulic substance the dispersion water is built up. The aggregate therefore consists essentially only of cement stone. This has the advantage that the mixing of the mixture is not made difficult by solid, coarse-grained additives such as sand or the like.
In a preferred embodiment, only enough hydraulic material is added to the aqueous synthetic resin dispersion that the resin forms a continuous phase in the hardened mortar and the solid formed by the hydrated hydraulic material only forms the filler or aggregate. The cement stone is therefore usually present in the hardened mortar in the form of individual grains that are completely embedded in the hardened plastic. However, this must be distinguished from other known hydraulic mortars, in which a synthetic resin dispersion in a resin to cement weight ratio of 1: 5 or 1:10 is added to a conventional hydraulic mortar consisting of cement, sand and water.
In the case of this known mortar, it is expressly important that the amount of resin added is so small that the resin only forms discrete inclusions, i.e. fillers, in a normal hydraulic mortar. The properties of this known mortar are therefore essentially determined by the cement stone, although the added resin dispersion also contains an epoxy resin and a hardener suitable for hardening the epoxy resin. This known mortar, however, has the additional disadvantage that acetic acid is added during its production in order to stabilize the synthetic resin dispersion. Smaller additions of acetic acid, which do not deteriorate the mechanical properties of a hydraulic mortar too much, are not sufficient to stabilize a synthetic resin dispersion in a strongly alkaline medium.
Larger additions of acetic acid are forbidden because of their bad influence on the mechanical strength of a hydraulic mortar. With the small amounts of resin added to the known mortar, it is also not of essential importance whether the synthetic resin dispersion breaks when stirred into the mortar.
In the process, when cement is used as the hydraulic substance, the ratio of cement to dispersion water when mixing the components is selected in the range between 0.5 and 2.5, so that for one part by weight of cement, at most 2 parts by weight of water, at least 0.4 parts by weight There is no water.
This ensures that the cement turns completely into cement stone in any case. The remaining water, if available, can either be absorbed by the subsurface or evaporate.
As already mentioned, in embodiments it is essential which means are used to stabilize the plastic dispersion in an alkaline medium. In embodiments, the dispersion is therefore stabilized by adding silica or its derivatives in the form of a gel or by adding dispersing agents which are also cation-active wetting agents.
In the process, one component, namely the epoxy resin or the hardener, can be dispersed, after which the other component is stirred into the dispersion shortly before the production of the mortar. Or resin and hardener can be mixed and this mixture can then be dispersed.
In one embodiment, the mortar is also given a plasticizer in order to make the mortar even more plastic. This liquefier can be an alkyl sulfonate, for example. In this way, despite a relatively large amount of cement added, i.e. in a mixing ratio of cement to water such as 2.5, a very plastic mortar is still obtained.