Die vorliegend beschriebene Erfindung betrifft 2-Komponenten-Bindemittel mit über weiten Bereichsgrenzen optimaler Verarbeitbarkeit, basierend auf einer Flüssig- und einer Feststoffkomponente, die kurz vor der Applikation des Bindemittels homogen zu vermischen sind.
Gattungsgemässe Bindemittelsysteme sind bekannt und auch in der Patentliteratur beschrieben. Erstaunlicherweise ist jedoch dem applikationsmässig äusserst wichtigen Kriterium der Verarbeitbarkeit praktisch nirgends Beachtung geschenkt worden.
Die beiden CH-A5 643 521 und 650 482 beschreiben und beanspruchen ein Bindemittel zur Herstellung von Beton und Mörtel. Gemäss Beschreibung dieser beiden CH-Patentschriften ist der Gegenstand der Erfindung ein Bindemittel zur Herstellung von Beton und Mörtel, das mindestens ein anorganisches, hydraulisches Bindemittel, wie z.B. Kalk oder Zement, und mindestens einen, vorzugsweise in feinverteilter Form vorliegenden, Kunststoff enthält. Das Bindemittel dient speziell zur Herstellung von gegen Schlagbeanspruchung, Abrieb und Frost-Tauwechsel unempfindlichen Bauteilen und/oder Belägen.
Es ist dadurch gekennzeichnet, dass es, neben dem anorganischen, hydraulischen Bindemittel, insbesondere Portlandzement üblicher Zusammensetzung, Eisenportlandzement, Hochofenzement, Tonerdezement, modifizierten Portlandzement auf Basis von 11CaO 7Al2O3 CaF2, Grenoblezement und/ oder Romanzement, als Kunststoff mindestens einen, vorzugsweise in flüssigkeitsdispergierter und/ oder gelöster Form vorliegenden, Kunststoff mit einem T lambda max-Wert, ermittelt nach DIN 53 445, von weniger als -8 DEG C ent hält. Das Bindemittel kann zudem in fein verteilter Form vorliegende bituminöse Stoffe, wie Bitumen und/oder Teer, in gemahlener, trockendispergierter, flüssigkeitsdispergierter und/oder gelöster Form, und gegebenenfalls weitere Zusätze enthalten.
Die Verarbeitung der beiden Komponenten wird im praktischen Sinne nicht beschrieben; dies wird dem Applikateur überlassen. Demzufolge werden auch keinerlei Massnahmen bzw. Konditionierungen an den Komponenten im Hinblick auf gute Verarbeitbarkeit getroffen.
Inhalt und Gegenstand der EP-B1 0 069 586 ist ein Verfahren zur Herstellung von Ziegeln, Fliesen u.a. unter Härtung einer sowohl hydraulischen Zement wie auch eine wässerige Dispersion eines Polymeren enthaltenden Zusammensetzung mittels eines zweistufigen Härtungsverfahrens, wobei die erste Stufe unter Bedingungen hoher Feuchtigkeit und die zweite Stufe bei erhöhter Temperatur unter Trocknungsbedingungen zur Härtung des Polymeren durchgeführt wird.
Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass die wässerige Polymerdispersion eine wässerige Dispersion eines Polymeren oder Copolymeren eines Methacryl- oder Acrylsäureesters enthält, wobei das Polymer oder Copolymer in einer Menge von 10 bis 40%, bezogen auf das Gewicht des Zements in der Zusammensetzung, vorliegt und die Polymer- oder Copolymerdispersion eine Viskosität von weniger als 1,5 Pa.s, gemessen mit einem Brookfield-LVT-Viskosimeter, Spindel 2, 12 U/min bei einer Temperatur von 23 DEG C, sowie eine Mindestfilmbildungstemperatur (MFT) von nicht weniger als 5 DEG C aufweist, und dass die erste Stufe bei erhöhter Temperatur zur Hydratation des Zements durchgeführt wird.
Speziell soll das Härtungsverfahren in einer ersten Stufe bei einer Temperatur von mindestens 35 DEG C und einer relativen Luftfeuchtigkeit von mindestens 75% und dann, in einer zweiten Stufe, bei einer relativen Luftfeuchtigkeit von nicht mehr als 50% durchgeführt werden.
An Massnahmen zur Verbesserung der Verarbeitbarkeit der Komponenten wird lediglich, betreffend die Flüssigkomponente, die Zugabe von ionischen oder nicht-ionischen oberflächenaktiven Stoffen erwähnt; bevorzugte Polymer und/oder Copolymerdispersionen sind dabei solche, die bei pH-Werten über 8 stabil sind.
Demgegenüber betrifft diese Erfindung ein 2-Komponenten-Bindemittel mit über weiten Bereichsgrenzen optimaler Verarbeitbarkeit, basierend auf einer Flüssig- und auf einer Feststoff-Komponente. Selbst für den Fachmann nicht voraussehbar war das Resultat der Erfindung, d.h. sowohl eine sehr gute Verarbeitbarkeit der beiden Komponenten - so, dass z.B. mit automatisierten Misch- und Applikationsvorrichtungen vor Ort gearbeitet werden kann - wie auch die Möglichkeit, verschieden feste bzw. elastische Beschichtungen aus dem hier beschriebenen Bindemittelsystem herzustellen.
Als zusätzliches, überraschendes Ergebnis hat sich gezeigt, dass durch die vorgenommene Konditionierung die Reissfestigkeit eines ausgehärteten Films, bzw. Belages erhöht und die Polymerverteilung in ihm optimiert wird.
Das erfindungsgemässe 2-Komponenten-Bindemittel mit über weiten Bereichsgrenzen optimaler Verarbeitbarkeit, basierend auf einer Flüssig- und einer Feststoffkomponente, ist gekennzeichnet durch Gehalte an
- einer im alkalischen Bereich beständigen Mischpolymerisat-Dispersion bzw. -Emulsion von 50 +/- 15 Gew.-% Gehalt an auf der Basis von (Alkyl-)Poly(meth)acrylat bestehendem Feststoff, als Flüssigkomponente, welche Dispersion bzw. Emulsion mittels mindestens 0,1 Gew.-% - bezogen auf das Dispersions- bzw.
Emulsionsgewicht - eines Äthanolamins fluidisiert und mittels gasförmigen Ammoniaks auf einen basischen pH-Wert eingestellt worden ist, sowie an
- einer Feststoff-Komponente auf der Basis von Portlandzement eines Mahlgrades von > 3000 cm<2>/g, welchem - bezogen auf das Gewicht der Feststoffkomponente - mindestens 3 Gew.-% Quarzfeinsand mit Korngrösse </= 0,6 mm und 0,1 bis 0,7 Gew.-% amorphes, hydrophiles Siliziumdioxid mit einer spezifischen Oberfläche von > 100 m<2>/g (BET) homogen zugemischt worden sind.
Das 2-Komponenten-Bindemittel ist, in bevorzugter Ausführungsform, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkomponente mittels Zugabe von 1,6 Gew.-% Monoäthanolamin fluidisiert und durch Zufuhr von gasförmigem Ammoniak auf einen pH-Wert von ca. 9,5 eingestellt worden ist und dass der Feststoffkomponente 4 Gew.-% Quarzsand mit Korngrösse 0,1 bis 0,5 mm und 0,4 Gew.-% amorphes, hydrophiles Siliziumdioxid mit einer mittleren spezifischen Oberfläche von ca. 130 m<2>/g (BET) zugemischt worden sind.
Äthanolamine, speziell das Monoäthanolamin, sind, gemäss dieser Erfindung, die geeignetsten Fluidisierungszusätze für die Flüssigkomponente; deren pH wird durch Zugabe von NH3(g), speziell durch Durchperlenlassen des Gases, auf einen Wert von bevorzugterweise ca. 9,5 gebracht. Die Zugabe von wässerigen Lösungen von Alkali- oder Erdalkalihydroxiden z.B. hat sich nicht bewährt.
Es hat sich zudem gezeigt, dass diese Konditionierung auf die meisten, eine im alkalischen Bereich beständige Mischpolymerisat-Dispersion bzw. -Emulsion von ca. 50 +/- 15 Gew.-% Feststoffgehalt auf der Basis von (Alkyl-)Poly(meth)akrylaten enthaltenden Zubereitungen anwendbar ist. Die Konditionierung der Feststoffkomponente ist dem Fachmann aufgrund des oben Gesagten klar ersichtlich.
Die Erfindung wird nun anhand von Anwendungsbeispielen näher erläutert.
Die in den Beispielen verwendete Grund-Akrylatemulsion bestand dabei, gemäss Angaben des Lieferanten und gemäss Analysenresultaten, aus
<tb><TABLE> Columns=2
<tb> <SEP>ca. 70 Gew.-% <SEP>einer Dispersion eines Butyl-Akrylatcopolymers mit einem Feststoffgehalt von ca. 46,9 Gew.-% (also mit einem innerhalb von 50 +/- 15 Gew.-% liegenden Gehalt), in der bereits 4,5 Gew.-% Methylcellulose enthalten sind,
<tb> <SEP>ca. 1 Gew.-% <SEP>eines Entschäumerzusatzes,
<tb> <SEP>ca. 10 Gew.-% <SEP>Acrylsäure gelöst, 3,45 Gew.-% Feststoffgehalt,
<tb> <SEP>ca. 12 Gew.-% <SEP>eines epoxidierten Vinylacetates gelöst, 6,1 Gew.-% Feststoffgehalt sowie aus
<tb> <SEP>- Inhibitor(en) und Emulgator(en).
<tb></TABLE>
Diese Dispersion wurde durch Zugabe von 1,6 Gew.-% - bezogen auf das konditionierte Dispersionsgewicht - Monoäthanol fluidisiert und durch Zufuhr von gasförmigem Ammoniak auf einen pH-Wert von ca. 9,5 gebracht.
Das war die Flüssigkomponente (= LK), die in den folgenden Beispielen verwendet wurde. Sie zeigte die folgenden Charakteristiken:
<tb><TABLE> Columns=2
<tb> <SEP>Aussehen <SEP>weiss/gelblich
<tb> <SEP>Partikelgrössen <SEP>0,05 bis 0,3 mu m
<tb> <SEP>Filmbildungstemperatur <SEP>- 5 DEG C
<tb> <SEP>Wasseraufnahme eines 5,5 mm starken Films <SEP>max. 4,5 Gew.-%
<tb> <SEP>Spezifisches Gewicht <SEP>1,02
<tb> <SEP>Feststoffgehalt <SEP>58% +/- 1 (Gew.-%)
<tb> <SEP>pH-Wert <SEP>9,5
<tb></TABLE>
Der in der Feststoffkomponente verwendete Zement war ein PZ 45 F. Dieser ist kalkreich und bildet gut Calciumsilikat aus, was durch die Dispersion verlangsamt wird (ca. 24 Std. Verzögerung). Seine Mahlfeinheit liegt zwischen 3200 und 3700 cm<2>/g, wodurch verhindert wird, dass entweder eine zu schnelle Reaktion oder eine nicht vollständige Hydratation des Zementes erfolgt. Wichtig ist jedoch, dass die Filmbildung der Calciumsilikathydratphase, die gemäss Wischers (s. Wesche, K.H. Baustoffe für tragende Bauteile, Teil 2, Beton, 1981) in Phase 2 abläuft, d.h. bei nicht verzögertem Zementleim nach ca. 2 Std., vorangeht.
Dem genannten PZ 45 F wurden nun einmal 40 Gew.-% (= FK 1) und einmal 4 Gew.-% (= FK 2) gewaschener Quarz(bruch)sand und immer 0,4 Gew.-% amorphes, hydrophiles SiO2 - alles bezogen auf das Gewicht der Feststoffkomponenten - zugesetzt.
Zur Herstellung eines Flächenspachtelmörtels wurden die folgenden Komponenten in den angegebenen Gewichtsverhältnissen in einem kippbaren Schaufelkneter mit Z-förmigen Knetschaufeln (Nutzinhalt 0,5 m<3>, Drehzahl 18 und 30 U/min) gemischt:
<tb><TABLE> Columns=2
<tb> <SEP>Feststoffkomponente (FK1) <SEP>100 Gewichtsteile (GT)
<tb> <SEP>Flüssigkomponente (LK) <SEP>10 GT
<tb> <SEP>Wasser <SEP>7 GT
<tb></TABLE>
75% der Emulsion sind zuerst mit dem Pulver zu mischen, danach erfolgte die Restzugabe der Emulsion.
Zur Herstellung eines Elastbetonmörtels wurden vermischt:
<tb><TABLE> Columns=2
<tb> <SEP>Feststoffkomponente (FK2) <SEP>100 GT
<tb> <SEP>Flüssigkomponente (LK) <SEP>50 GT
<tb></TABLE>
75% der Emulsion sind zuerst mit dem Pulver zu mischen, danach erfolgte die Restzugabe der Emulsion.
An den Systemen Flächenspachtel/Elastbetonschicht wurden die folgenden Prüfungen durchgeführt:
- Die Bestimmung des Wasserdampfdiffusionswiderstandskoeffizienten nach DIN 53 122,
- Die Bestimmung des Kohlendioxiddiffusionswiderstandskoeffizienten nach Engelfried/Klopfer,
- Die Bestimmung der Haftverbundfestigkeiten auf Beton B 45 gesandstrahlt mit 25 Frost-/
Tauwechsel -20 DEG C / + 15 DEG C,
- Die Bestimmung der Haftverbundfestigkeiten auf Stahl ST 37, gesandstrahlt auf Reinheit Aa 2,5 nach DIN 55928,
- Prüfung der statischen Rissüberbrückung nach Tnorm und Tmin,
- Prüfung der Bruchdehnung und der Reissfestigkeit für Marbolastic bei - 20 DEG C und bei + 37 DEG C.
1 Wasserdampfdiffusionswiderstandszahl
Probekörper
Kreisrunde Prüfkörper mit einer Prüffläche von 40,7 cm<2> und einer Schichtdicke von 4,5 mm Flächenspachtel und hierauf 2,5 mm Elastbeton. Die Prüflinge wurden 28 Tage bei 23 DEG C und 95% r.L. (relative Luftfeuchtigkeit) gelagert. Flächenspachtel wurden zusätzlich, jedoch ohne Elastbeton zur Überprüfung angesetzt.
Prüfverfahren
Die Probekörper wurden, der DIN 53 122 entsprechend über Blaugel, abgedichtet und für 10 Tage bei einer Temperatur von 23 DEG C und einer relativen Luftfeuchtigkeit von 92% r.L. auf Gewichtszuwachs überprüft. Die Dauer der Messung betrug 10 Tage.
Untersuchungsergebnis
Für das System Flächenspachtel/Elastbeton wurde eine Wasserdampfdiffusionswiderstandszahl von 1585 gemessen. Für den Flächenspachtel allein wurde eine Wasserdampfdiffusionswiderstandszahl von 583 ermittelt. Aus diesen beiden Zahlenwerten ergibt sich für den Elastbeton eine Wasserdampfdiffusionswiderstandszahl von 1002.
<tb><TABLE> Columns=3
<tb>Title: Tabellarische Übersicht:
<tb>Head Col 01 AL=L: Produkt
<tb>Head Col 02 AL=L: System
<tb>Head Col 03 AL=L: Wasserdampfdiffusionswiderstandszahl
<tb> <SEP>Flächenspachtel <SEP>583
<tb> <SEP>Elastbeton <SEP>1002
<tb> <SEP>Flächenspachtel/
Elastbeton <SEP>1585
<tb></TABLE>
2 Kohlendioxiddiffusionswiderstandszahl
Probekörper
Kreisrunde Prüfkörper mit einer Prüffläche von 40,7 cm<2> und einer Schichtdicke von 4,5 mm Flächenspachtel und hierauf 2,5 mm Elastbeton. Die Prüflinge wurden 28 Tage bei 23 DEG C und 95% r.L. gelagert. Der Flächenspachtel wurde zusätzlich, jedoch ohne Elastbeton, zur Prüfung angesetzt.
Prüfverfahren
Die Probekörper wurden entsprechend der Prüfanordnung nach Engelfried/Klopfer über Natronasbest abgedichtet und unter isothermen Bedingungen in einem Gemisch aus Kohlendioxid (7,6 ltr./Std.) und Pressluft (5,4 ltr./Std.) bei einer Luftfeuchtigkeit von max. 3% auf Gewichtszunahme geprüft.
Untersuchungsergebnis
Für das System Flächenspachtel/Elastbeton konnte nach einem Zeitraum von 14 Tagen noch kein messbarer Gewichtszuwachs festgestellt werden.
3 Haftzugfestigkeiten auf Beton und Stahl
Probekörper
Flächenspachtel, 5 mm dick, auf Betongrundplatte "B" zum einen und auf Stahlgrundplatte "SP" zum anderen mit den Abmessungen 300 mm x 300 mm x 30 mm, sandgestrahlt, für SP auf Sa 2,5 nach DIN 55 928. Hiernach wurde die beschichtete Grundplatte für eine Dauer von 24 Std. mit einer Folie abgedeckt. Danach erfolgte der Auftrag von Elastbeton in einer Schichtdicke von im Mittel 3 mm. Im leicht angetrockneten Zustand wurde die letztere Beschichtung mittels einer feinporigen Gummirolle überrollt. Eine weitere Nachbehandlung, z.B. durch Befeuchten oder Abdecken, erfolgte nicht.
Prüfverfahren
Drei, wie oben beschriebene, beschichtete Grundplatten "B" und "SP" wurden nach einer Lagerdauer von 28 Tagen bei 23 DEG C und 65% r.L. der Haftverbundfestigkeitsprüfung unterzogen. Drei weitere, wie oben beschrieben beschichtete Grundplatten "B" wurden nach einer Lagerdauer von 28 Tagen bei 23 DEG C und 65% r.L. einem 25fachen Frost/Tausalz-Wechsel zwischen -20 DEG C und + 15 DEG C unterzogen. Hiernach wurden die Haftzugfestigkeiten geprüft. Die Prüfung der Haftzugfestigkeit erfolgte mit einem HERION-Gerät, ölhydraulisch, elektronisch gesteuert, bei einer Kraftanstiegsrate von rund 450 N/s.
Hierzu wurden, einen Tag vor der Prüfung, original Prüfstempel 50 mm x 50 mm mittels eines 2k-Expoxidharzes aufgeklebt. 24 Stunden nach der Aushärtung des Verbundklebstoffes wurden die Prüfflächen bis 11 mm tief in die Grundplatte "B" und 8 mm in die Grundplatte "SP" trocken eingeschnitten und anschliessend die Abreissfestigkeit geprüft.
Untersuchungsergebnisse
Die durch Frost/Tausalz-Wechsel belasteten Prüfkörper ergaben ver glichen mit den unbelasteten Prüfkörpern keine optisch wahrnehmbaren Veränderungen.
Die Prüfungen der Haftverbundfestigkeiten ergaben die folgend genannten Werte:
<tb><TABLE> Columns=3
<tb>Title: System Flächenspachtel/Elastbeton
<tb>Head Col 01 to 02 AL=L: Nullproben
<tb>SubHead Col 03 AL=L>Frost/Tausalz-Wechsel:
<tb>SubHead Col 01 AL=L>Beton:
<tb>SubHead Col 02 AL=L>Stahl:
<tb> <SEP>i.M. 0,83 n/mm<2> <SEP>i.M. 0,81 N/mm<2> <SEP>i.M. 0,61 N/mm2
<tb></TABLE>
Das beobachtete Bruchbild zeigte bei allen Proben einen 100-%-Abriss im Elastbeton. Dies ist erklärlich, da dieser sehr elastisch ist.
4 Statische Rissüberbrückung
Probekörper
Prismatische Prüfkörper mit den Abmessungen 40 mm x 40 mm x 160 mm, aus Beton, B 35, Sieblinie AB 16, geschnitten. Hierauf einseitig mit dem System Flächenspachtel/Elastbeton wie oben beschichtet und gelagert.
Prüfverfahren
Die Prüfung erfolgte nach Prüfbedingungen für Beschichtungen auf Beton der Bundesanstalt für Materialprüfung in Berlin, einmal nach Tnorm und zum anderen nach Tmin, für die Dauer von je einer Woche und 4 Wochen. Die statische Rissüberbrückung wurde für 1 mm Rissbreite geprüft.
Untersuchungsergebnisse
Das System Flächenspachtel, Schichtdicke 5 mm, und Elastbeton, Schichtdicke 3 mm, erfüllt die Anforderungen der statischen Rissüberbrückung bis zu 1 mm Rissbreite.
5 Bruchdehnung und Reissfestigkeit
Probekörper
Gemäss DIN 53 504 wurden von Elastbetonschichten Normprobekörper SZ mit einer Schichtdicke von 3 mm ausgestanzt.
Prüfverfahren
Die Normprobekörper wurden nach einer Lagerdauer von und 28 Tagen, bei 23 DEG C und 65 r.L., nach DIN 53504 Absch. 4.2 bei einer Temperatur von + 20 DEG C mit einer Lagerdauer von 7 Tagen 23 DEG C, 65% r.L. 1 Tag + 20 DEG C, bei + 37 DEG C mit einer Lagerdauer 7 Tagen 23 DEG C, 65% r.L. 1 Tag bei + 37 DEG C und bei -25 DEG C mit einer Lagerdauer von 7 Tagen bei 23 DEG C, 65% r.L. und 1 Tag bei -25 DEG C, auf ihre Bruchdehnung und auf ihre Reissfestigkeit geprüft.
Untersuchungsergebnisse
Für das Produkt Elastbeton wurden die folgend genannten Werte gemessen:
<tb><TABLE> Columns=4
<tb>Head Col 01 AL=L: Lagerungsdauer
<tb>Head Col 02 AL=L: Temperatur
<tb>Head Col 03 AL=L: Bruchdehnung
<tb>Head Col 04 AL=L: Reissfestigkeit
<tb> <SEP>7 Tage <SEP>+ 20 DEG C <SEP>57,5% <SEP>0,32 N/mm<2>
<tb> <SEP>28 Tage <SEP>+ 20 DEG C <SEP>48,9% <SEP>0,42 N/mm<2>
<tb> <SEP>7 Tage <SEP>+ 37 DEG C <SEP>85,0% <SEP>0,24 N/mm<2>
<tb> <SEP>7 Tage <SEP>- 25 DEG C <SEP>38,7% <SEP>0,55 N/mm<2>
<tb></TABLE>
The present invention described relates to 2-component binders with optimal processability over wide range limits, based on a liquid and a solid component, which are to be mixed homogeneously shortly before the application of the binder.
Binder systems of the generic type are known and are also described in the patent literature. Surprisingly, however, practically no consideration has been given to the extremely important criterion of processability in terms of application.
The two CH-A5 643 521 and 650 482 describe and claim a binder for the production of concrete and mortar. According to the description of these two CH patents, the subject of the invention is a binder for the production of concrete and mortar, which contains at least one inorganic, hydraulic binder, e.g. Lime or cement, and at least one, preferably present in finely divided form, plastic. The binder is used specifically to manufacture components and / or coverings that are insensitive to impact, abrasion and frost-thaw changes.
It is characterized in that, in addition to the inorganic, hydraulic binder, in particular Portland cement of conventional composition, iron Portland cement, blast furnace cement, alumina cement, modified Portland cement based on 11CaO 7Al2O3 CaF2, grenoble cement and / or roman cement, at least one, preferably in liquid-dispersed and, is used as plastic / or dissolved form, plastic with a T lambda max value, determined according to DIN 53 445, of less than -8 ° C ent. The binder may also contain finely divided bituminous substances, such as bitumen and / or tar, in ground, dry-dispersed, liquid-dispersed and / or dissolved form, and, if appropriate, further additives.
The processing of the two components is not described in a practical sense; this is left to the applicator. As a result, no measures or conditioning are taken on the components with regard to good processability.
The content and subject of EP-B1 0 069 586 is a process for the production of bricks, tiles, etc. by curing a composition containing both hydraulic cement and an aqueous dispersion of a polymer by means of a two-stage curing process, the first stage being carried out under conditions of high humidity and the second stage at elevated temperature under drying conditions for curing the polymer.
The method is characterized in that the aqueous polymer dispersion contains an aqueous dispersion of a polymer or copolymer of a methacrylic or acrylic acid ester, the polymer or copolymer being present in an amount of 10 to 40%, based on the weight of the cement in the composition, and the polymer or copolymer dispersion has a viscosity of less than 1.5 Pa.s, measured using a Brookfield LVT viscometer, spindle 2, 12 rpm at a temperature of 23 ° C., and a minimum film-forming temperature (MFT) of not less than 5 ° C, and that the first stage is carried out at elevated temperature for hydration of the cement.
Specifically, the curing process should be carried out in a first stage at a temperature of at least 35 ° C. and a relative atmospheric humidity of at least 75% and then, in a second stage, at a relative atmospheric humidity of not more than 50%.
Measures to improve the processability of the components are only mentioned, regarding the liquid component, the addition of ionic or non-ionic surface-active substances; preferred polymer and / or copolymer dispersions are those which are stable at pH values above 8.
In contrast, this invention relates to a two-component binder with optimum processability over a wide range, based on a liquid and a solid component. Even the person skilled in the art could not have foreseen the result of the invention, i.e. very good processability of the two components - so that e.g. automated mixing and application devices can be used on site - as well as the possibility of producing differently firm or elastic coatings from the binder system described here.
As an additional, surprising result, it has been shown that the conditioning performed increases the tensile strength of a cured film or covering and optimizes the polymer distribution in it.
The 2-component binder according to the invention with optimal processability over wide range limits, based on a liquid and a solid component, is characterized by contents of
- A copolymer dispersion or emulsion which is stable in the alkaline range and has a content of 50 +/- 15% by weight of solid based on (alkyl) poly (meth) acrylate, as a liquid component, which dispersion or emulsion by means of at least 0.1% by weight - based on the dispersion or
Emulsion weight - an ethanolamine fluidized and adjusted to a basic pH using gaseous ammonia, as well as
a solid component based on Portland cement with a freeness of> 3000 cm 2 / g, which - based on the weight of the solid component - has at least 3% by weight quartz fine sand with grain size </ = 0.6 mm and 0, 1 to 0.7% by weight of amorphous, hydrophilic silicon dioxide with a specific surface area of> 100 m 2 / g (BET) have been mixed homogeneously.
In a preferred embodiment, the two-component binder is characterized in that the liquid component has been fluidized by adding 1.6% by weight of monoethanolamine and adjusted to a pH of approximately 9.5 by adding gaseous ammonia and that the solid component 4% by weight quartz sand with a grain size of 0.1 to 0.5 mm and 0.4% by weight amorphous, hydrophilic silicon dioxide with an average specific surface area of approx. 130 m 2 / g (BET) have been added.
According to this invention, ethanolamines, especially monoethanolamine, are the most suitable fluidization additives for the liquid component; their pH is brought to a value of preferably about 9.5 by adding NH3 (g), especially by bubbling the gas. The addition of aqueous solutions of alkali or alkaline earth hydroxides e.g. has not proven itself.
It has also been shown that this conditioning to most, a stable, in the alkaline range copolymer dispersion or emulsion of about 50 +/- 15 wt .-% solids content based on (alkyl) poly (meth) Preparations containing acrylates is applicable. The conditioning of the solid component is clearly evident to the person skilled in the art on the basis of the above.
The invention will now be explained in more detail with the aid of application examples.
The basic acrylic emulsion used in the examples consisted, according to the information provided by the supplier and according to the analysis results
<tb> <TABLE> Columns = 2
<tb> <SEP> approx. 70% by weight <SEP> of a dispersion of a butyl acrylate copolymer with a solids content of approx. 46.9% by weight (ie with a content within 50 +/- 15% by weight), in which already 4 , 5% by weight of methyl cellulose are contained,
<tb> <SEP> approx. 1% by weight <SEP> of a defoamer additive,
<tb> <SEP> approx. 10% by weight <SEP> acrylic acid dissolved, 3.45% by weight solids content,
<tb> <SEP> approx. 12% by weight of an epoxidized vinyl acetate dissolved, 6.1% by weight of solids content and also from
<tb> <SEP> - inhibitor (s) and emulsifier (s).
<tb> </TABLE>
This dispersion was fluidized by adding 1.6% by weight, based on the conditioned dispersion weight, of monoethanol and brought to a pH of approximately 9.5 by adding gaseous ammonia.
This was the liquid component (= LK) that was used in the following examples. It showed the following characteristics:
<tb> <TABLE> Columns = 2
<tb> <SEP> Appearance <SEP> white / yellowish
<tb> <SEP> particle sizes <SEP> 0.05 to 0.3 µm
<tb> <SEP> film formation temperature <SEP> - 5 ° C
<tb> <SEP> water absorption of a 5.5 mm thick film <SEP> max. 4.5% by weight
<tb> <SEP> Specific weight <SEP> 1.02
<tb> <SEP> solids content <SEP> 58% +/- 1 (% by weight)
<tb> <SEP> pH value <SEP> 9.5
<tb> </TABLE>
The cement used in the solid component was a PZ 45 F. This is rich in lime and forms calcium silicate well, which is slowed down by the dispersion (approx. 24 hours delay). Its grinding fineness is between 3200 and 3700 cm 2 / g, which prevents either too rapid a reaction or incomplete hydration of the cement. It is important, however, that the film formation of the calcium silicate hydrate phase, which according to Wischers (see Wesche, K.H. Building materials for load-bearing components, part 2, concrete, 1981) takes place in phase 2, i.e. if the cement glue is not delayed after approx. 2 hours.
40% by weight (= FK 1) and once 4% by weight (= FK 2) of washed quartz (broken) sand and always 0.4% by weight of amorphous, hydrophilic SiO2 - everything based on the weight of the solid components - added.
To produce a surface leveling mortar, the following components were mixed in the specified weight ratios in a tiltable paddle mixer with Z-shaped kneading blades (net capacity 0.5 m <3>, speed 18 and 30 rpm):
<tb> <TABLE> Columns = 2
<tb> <SEP> solid component (FK1) <SEP> 100 parts by weight (GT)
<tb> <SEP> liquid component (LK) <SEP> 10 GT
<tb> <SEP> water <SEP> 7 GT
<tb> </TABLE>
75% of the emulsion should be mixed with the powder first, then the remaining emulsion was added.
The following were mixed to produce an elastic concrete mortar:
<tb> <TABLE> Columns = 2
<tb> <SEP> solid component (FK2) <SEP> 100 GT
<tb> <SEP> liquid component (LK) <SEP> 50 GT
<tb> </TABLE>
75% of the emulsion should be mixed with the powder first, then the remaining emulsion was added.
The following tests were carried out on the systems surface filler / elast concrete layer:
- The determination of the water vapor diffusion resistance coefficient according to DIN 53 122,
- The determination of the carbon dioxide diffusion resistance coefficient according to Engelfried / Klopfer,
- The determination of the bond strength on concrete B 45 sandblasted with 25 frost /
Rope change -20 DEG C / + 15 DEG C,
- The determination of the bond strength on steel ST 37, sandblasted to purity Aa 2.5 according to DIN 55928,
- testing the static crack bridging according to Tnorm and Tmin,
- Testing the elongation at break and the tensile strength for Marbolastic at - 20 DEG C and at + 37 DEG C.
1 water vapor diffusion resistance number
Test specimen
Circular test specimen with a test area of 40.7 cm <2> and a layer thickness of 4.5 mm surface filler and 2.5 mm elastomeric concrete on top. The test specimens were tested for 28 days at 23 ° C and 95% RH. (relative humidity) stored. Surface fillers were also used for inspection, but without elast concrete.
Test method
The test specimens were sealed according to DIN 53 122 via Blaugel and sealed for 10 days at a temperature of 23 ° C and a relative humidity of 92% r.L. checked for weight gain. The duration of the measurement was 10 days.
Investigation result
A water vapor diffusion resistance number of 1585 was measured for the surface filler / elastic concrete system. A water vapor diffusion resistance number of 583 was determined for the surface filler alone. These two numerical values result in a water vapor diffusion resistance number of 1002 for the elast concrete.
<tb> <TABLE> Columns = 3
<tb> Title: Tabular overview:
<tb> Head Col 01 AL = L: product
<tb> Head Col 02 AL = L: system
<tb> Head Col 03 AL = L: water vapor diffusion resistance number
<tb> <SEP> surface filler <SEP> 583
<tb> <SEP> elastomeric concrete <SEP> 1002
<tb> <SEP> surface filler /
Elastic concrete <SEP> 1585
<tb> </TABLE>
2 Carbon dioxide diffusion resistance number
Test specimen
Circular test specimen with a test area of 40.7 cm <2> and a layer thickness of 4.5 mm surface filler and 2.5 mm elastomeric concrete on top. The test specimens were tested for 28 days at 23 ° C and 95% RH. stored. The surface filler was also used for testing, but without elast concrete.
Test method
The test specimens were sealed according to the Engelfried / Klopfer test arrangement using sodium asbestos and under isothermal conditions in a mixture of carbon dioxide (7.6 ltr./hour) and compressed air (5.4 ltr./hour) at an air humidity of max. 3% checked for weight gain.
Investigation result
No measurable weight gain could be ascertained after a period of 14 days for the surface filler / elast concrete system.
3 adhesive tensile strengths on concrete and steel
Test specimen
Surface filler, 5 mm thick, on concrete base plate "B" on the one hand and on steel base plate "SP" on the other with the dimensions 300 mm x 300 mm x 30 mm, sandblasted, for SP on Sa 2.5 according to DIN 55 928. After that the coated base plate covered with a film for a period of 24 hours. Thereafter, the application of elast concrete took place in a layer thickness of 3 mm on average. In the slightly dried state, the latter coating was rolled over using a fine-pored rubber roller. Another post-treatment, e.g. by moistening or covering, did not take place.
Test method
Three coated base plates "B" and "SP", as described above, were stored after a storage period of 28 days at 23 ° C. and 65% RH. subjected to the bond strength test. Three further base plates "B" coated as described above were stored after a storage period of 28 days at 23 ° C. and 65% RH. subjected to a 25-fold frost / de-icing salt change between -20 ° C and + 15 ° C. The adhesive tensile strengths were then tested. The adhesive tensile strength was tested using a HERION device, oil-hydraulic, electronically controlled, at a force increase rate of around 450 N / s.
For this purpose, one day before the test, original test stamps 50 mm x 50 mm were stuck on with a 2k epoxy resin. 24 hours after the composite adhesive had hardened, the test surfaces were cut dry to a depth of 11 mm into the base plate "B" and 8 mm into the base plate "SP", and the tear resistance was then tested.
Investigation results
The test specimens loaded with freeze / de-icing salt changes did not show any visually perceptible changes compared to the unloaded test specimens.
The tests of the bond strength showed the following values:
<tb> <TABLE> Columns = 3
<tb> Title: System surface filler / elast concrete
<tb> Head Col 01 to 02 AL = L: zero samples
<tb> SubHead Col 03 AL = L> Frost / de-icing salt change:
<tb> SubHead Col 01 AL = L> concrete:
<tb> SubHead Col 02 AL = L> Steel:
<tb> <SEP> i.M. 0.83 n / mm <2> <SEP> i.M. 0.81 N / mm <2> <SEP> i.M. 0.61 N / mm2
<tb> </TABLE>
The observed fracture pattern showed a 100% tear in the elast concrete in all samples. This is understandable because it is very elastic.
4 Static crack bridging
Test specimen
Prismatic test specimens with the dimensions 40 mm x 40 mm x 160 mm, cut from concrete, B 35, sieve line AB 16. Then coated and stored on one side with the surface filler / elast concrete system as above.
Test method
The test was carried out according to test conditions for coatings on concrete of the Federal Institute for Material Testing in Berlin, once according to Tnorm and the other according to Tmin, for a period of one week and 4 weeks. The static crack bridging was tested for 1 mm crack width.
Investigation results
The system of surface filler, layer thickness 5 mm, and elast concrete, layer thickness 3 mm, meets the requirements of static crack bridging up to 1 mm crack width.
5 Elongation at break and tensile strength
Test specimen
According to DIN 53 504, standard test specimens SZ were punched out of elast concrete layers with a layer thickness of 3 mm.
Test method
The standard test specimens were after a storage period of and 28 days, at 23 ° C and 65 r.L., according to DIN 53504 para. 4.2 at a temperature of + 20 ° C with a storage period of 7 days 23 ° C, 65% r.L. 1 day + 20 ° C, at + 37 ° C with a storage period of 7 days 23 ° C, 65% r.L. 1 day at + 37 ° C and at -25 ° C with a storage period of 7 days at 23 ° C, 65% r.L. and 1 day at -25 ° C, tested for elongation at break and tensile strength.
Investigation results
The following values were measured for the product Elastbeton:
<tb> <TABLE> Columns = 4
<tb> Head Col 01 AL = L: storage period
<tb> Head Col 02 AL = L: temperature
<tb> Head Col 03 AL = L: elongation at break
<tb> Head Col 04 AL = L: tear resistance
<tb> <SEP> 7 days <SEP> + 20 DEG C <SEP> 57.5% <SEP> 0.32 N / mm <2>
<tb> <SEP> 28 days <SEP> + 20 DEG C <SEP> 48.9% <SEP> 0.42 N / mm <2>
<tb> <SEP> 7 days <SEP> + 37 DEG C <SEP> 85.0% <SEP> 0.24 N / mm <2>
<tb> <SEP> 7 days <SEP> - 25 ° C <SEP> 38.7% <SEP> 0.55 N / mm <2>
<tb> </TABLE>