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Verfahren zur Herstellung einer mit Wasser anmachbaren hydraulischen
Bindemittelmischung Hydraulische Bindemittel wie Zement sind als Konstruktionsmaterial
allgemein bekannt und werden in größtem Umfang angewandt. Gewisse Nachteile, die
ihnen eigen sind, wie z. B. die Sprödigkeit und geringe Flexibilität, die geringe
Korrosions-und Säurebeständigkeit, die verhältnismäßig niedrige Bindefestigkeit,
die begrenzte Beständigkeit gegen Wasser und Feuchtigkeit sowie der Schwund beim
Abbinden, beschränken jedoch ihre Anwendbarkeit auf bestimmte Bereiche.
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Um die vorgenannten Nachteile zu überwinden, wurden in den vergangenen
Jahren hydraulischen Zementen verschiedenste polymere Substanzen, wie z. B. Vinylharze,
Polyacrylate und Elastomere, sei es in Form von trockenen Pulvern oder in Form von
Emulsionen, zugesetzt. Obwohl einige dieser Mischungen für spezielle Anwendungszwecke
im Handel sind, wurde durch diese Zusätze der gewünschte Effekt nicht oder nur zum
Teil erreicht.
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Der Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, Bindemittel herzustellen,
die neben einer erhöhten Flexibilität und Schlagzähigkeit auch eine wesentliche
Verbesserung ihrer chemischen Beständigkeit und Wasserfestigkeit aufweisen und die
gegenüber den verschiedensten Arten von Oberflächen eine ausgezeichnete Bindefestigkeit
zeigen.
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Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst worden, daß 1. ein
pro Molekül mindestens zwei endständige Epoxydgruppen enthaltendes flüssiges Epoxy-Harz
mit einem feinteiligen, inerten festen Trägermaterial versetzt und von diesem aufgenommen
und adsorbiert wird, 2. dieser Masse dann ein mit Wasser aktivierbarer Epoxy-Harz-Härter
zugegeben und 3. die auf diese Weise erhaltenen Epoxy-Harz-Präparate mit einem hydraulischen
oder nichthydraulischen anorganischen Bindemittel vermischt werden.
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Nach dem Verfahren der Erfindung werden an sich bekannte, mit Wasser
abbindende Epoxy-Harz-Härtermischungen in trockenem, pulvrigem, frei rieselndem
Zustand hydraulischen Bindemitteln beigemischt und dadurch pulvrige Bindemittelmischungen
erhalten, die sich in ähnlicher Weise handhaben lassen wie das Bindemittel selbst
und nach dem Abbinden die vorgenannten Nachteile nicht mehr aufweisen. Durch Wasserzusatz
zu der Pulvermischung wird eine glatte Paste erhalten, die als Mörtel in der Lage
ist, in dünnen Schichten abzubinden, sich mit altem Zementmörtel zu verbinden, und
die außerdem dazu verwendet werden kann, unglasierte Fliesen aneinander oder an
eine andere adsorbierende Unterlage zu binden, ohne daß. diese zuvor naß gemacht
zu werden braucht. Zur Herabsetzung der Abbindezeit können dem pulverförmigen, aus
einem monomeren oder vorpolymerisierten Epoxyd und dem Härter bestehenden Gemisch
noch Beschleuniger zugesetzt werden.
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Die bei dem Verfahren der Erfindung anwendbaren Epoxy-Harze weisen
im Molekül mindestens zwei Epoxydgruppen auf.
Die Polyepoxyde können gesättigt oder ungesättigt, cycloaliphatisch, heterocyclisch
oder - vorzugsweise - aliphatisch sein; gegebenenfalls können sie auch geeignete
Substituenten wie Chloratome, Hydroxylgruppen, Ätherreste u. dgl. enthalten. Sie
können auch monomer oder polymer sein.
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Beispiele für solche Epoxyde sind unter anderem: epoxydiertes Glycerindioleat,1,4-bis-(2,3-Epoxy-propoxy
)-benzol,
1,3-bis-(2,3-Epoxy-propoxy)-benzol, 4,4'-bis-(2,3-Epoxy-propoxy)-diphenyläther,
1,8-bis-(2,3 - Epoxy - propoxy) - octan, 1,4 -bis - (2,3 - Epoxypropoxy)-cyclohexan,
4,4'-bis-(2-Hydroxy-3,4-epoxybutoxy)-diphenyldimethylmethan, 1,3-bis-(4,5-Epoxypentoxy)-5-chlorbenzol,
1,4-bis-(3,4-Epoxy-butoxy)-2-chlorcyclohexan, 1,3 -bis - (2 - Hydroxy- 3,4 - epoÄybutoxy)-benzol
und 1,4-bis-(2-Hydroxy-4,5-epoxypentoxy)-benzol.
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Vorzugsweise werden Epoxy-polyäther mehrwertiger Phenole verwendet,
die man erhält, wenn man ein mehrwertiges Phenol mit einem Halogen enthaltenden
Epoxyd oder einem Dihalohydrin in einem alkalischen Medium umsetzt.
dar, in welcher mit R der zweiwertige Kohlenwasserstoffrest des zweiwertigen Phenols
bezeichnet ist und in welcher n eine ganze Zahl aus der Reihe 0, 1, 2, 3, 4 usw.
bedeutet. Während für ein einziges herausgegriffenes Molekül eines solchen Polyäthers
n eine ganze Zahl ist, nimmt n für den erhaltenen Polyäther, der eine Mischung
von Molekülen verschiedener Größe darstellt, einen Mittelwert an, der nicht notwendigerweise
Null oder eine ganze Zahl ist. Die Polyäther können in manchen Fällen eine sehr
geringe Menge von Material enthalten, bei welchem eine oder beide endständige Glycidgruppen
in hydratisierter Form vorliegen. Diese Epoxy-Harze sind in verschiedenen Zustandsformen,
Flüssige Epoxy-Harze werden vorzugsweise an inerte Materialien oder Füllstoffe adsorbiert
oder in anderer Weise von diesen aufgenommen, so daß sich ein insgesamt pulvriges
Präparat ergibt. Zu diesem Zweck kann bis zum 15fachen und wird vorzugsweise das
3- bis 12fache des Harzgewichtes an inerten, feinteiligen, festen Materialien zugesetzt.
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Als Füllstoffe geeignet sind fdinteilige, inerte feste Materialien,
unter anderem Asbest, Albalith, Kieselsäure, Glimmer, Quarzmehl, Kryolith, Kalk,
feinteiliges Aluminiumoxyd, Schwerspat, Talkum, Pyrophyllit, verschiedene Tone,
Kieselgur und andere Materialien ähnlicher Beschaffenheit. Auch Pigmente können
verwendet werden, wie z. B. Titandioxyd, Kadmiumrot, Ruß, Aluminiumpulver u. dgl.
Vorzugsweise finden Zirkonsilikat, Silica-Aerogel, Blanc fixe, Talkum, Pyrophillit,
verschiedene Tone und Kieselgur Verwendung.
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Die Trägerstoffe für die Epoxy-Harze sollen möglichst in einem sehr
feinen Verteilungszustand vorliegen und große spezifische Oberflächen aufweisen.
Gute Ergebnisse werden auch erzielt, wenn in Verbindung mit derartigen Füllstoffen
noch gröberes Material oder Pigmente, wie etwa Sand, Titandioxyd, Bariumoxyd usw.,
verwendet werden. Die monomeren Produkte, die sich bei diesem Verfahren aus zweiwertigen
Phenolen und Epichlorhydrin bilden, können durch die folgende allgemeine Formel
wiedergegeben werden:.
in welcher mit R der zweiwertige Kohlenwasserstoffrest des zweiwertigen Phenols
bezeichnet ist. Die polymeren Produkte bestehen im allgemeinen nicht aus einer einzigen
Molekülart, sie stellen vielmehr eine komplexe Mischung von Glycid-polyäthern der
allgemeinen Formel die von der Konsistenz eines zähflüssigen Öls bis zu der eines
festen Harzes reichen., im Handel. Besonders geeignet sind solche Harze, die bei
Zimmertemperatur flüssig sind oder deren Erweichungspunkt nicht wesentlich über
Zimmertemperatur liegt.
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Typische Beispiele für die Epoxy-Harze, die angewandt werden können,
sind solche vom Epichlorhydrin-Bisphenol-Typ. trifunktionelle Epoxyverbindungen
sowie die flexibilisierten Derivate von Bisphenol R, [2,2'-bis-(4-Hydroxy-phenyl)-nonadecan],
die etwa die fölgende chemische Struktur haben: Zirkonsilikat oder Silica-Aerogel
und Titandioxyd oder Sand sind als kombiniertes Trägermaterial und Pigment für die
Epoxy-Harze gemäß der vorliegenden Erfindung ganz besonders geeignet. Diese Materialien
in Kombination gewährleisten eine große Oberfläche für den Kontakt der Epoxy-Harze
mit dem Härter, wenn er durch einen Zusatz von Wasser aktiviert wird.
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Gegebenenfalls kann das Epoxy-Harz auch mit zahlreichen anderen farbgebenden
Stoffen versetzt werden. Diese farbgebenden Materialien sollten jedoch so ausgewählt
werden, daß sie bei Zimmertemperatur mit dem Epoxy-Harz und anderen Bestandteilen
der Mischungen nicht in unerwünschter Weise reagieren, was sonst eine geringe Lagerfähigkeit
verursachen und auch die Wirksamkeit des Bindemittels beeinträchtigen könnte.
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Außer mit den feinteiligen, festen Materialien können die hier beschriebenen
Epoxy-Harz-Systeme mit vielen verschiedenen modifizierenden Harzen versetzt werden.
Zu diesen Harzen gehören unter anderem die Phenolharze, die Harnstoffharze, die
Melaminharze, die Polyesterharze, die aus mehrwertigen Säuren und mehrwertigen Alkoholen
gewonnen werden und die freie Carboxylgruppen
und/oder aliphatische
Hydroxylgruppen enthalten, die mit den Epoxy-Harzen reagieren können; ferner die
Vinylharze sowie Polystyrol. Der Zusatz an diesen modifizierenden Harzen kann zwischen
ungefähr 1 und ungefähr 100% und mehr - bezogen auf das Gewicht des Epoxy-Harzes
- betragen.
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Als durch Wasser aktivierbare, an sich bekannte Epoxy-Härter werden
bei dem erfindungsgemäßen Verfahren unter anderem die folgenden Verbindungen verwendet:
Polyaminoverbindungen in Form ihrer Carbaminate oder der entsprechenden Ammoniumsalze;
zwei- oder mehrwertige Amine, an- ein Molekularsieb in Pulverform adsorbiert; sowie
komplexe Aminsalze, wie sie bei der Reaktion eines Metallsalzes mit einem zwei-
oder mehrwertigen Amin erhalten werden.
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Die Herstellung der Carbamate erfolgt in an sich bekannter Weise durch
Umsetzung der vorgesehenen Polyamine mit Kohlendioxyd. Dabei werden vorzugsweise
solche Polyamine verwendet, die zwei oder mehr Aminostickstoffatome und nicht über
30 Kohlenstoffatome in den Kohlenwasserstoffresten enthalten, die mit den Aminostickstoffatomen
verbunden sind, und die insgesamt nicht mehr als ungefähr 50 Kohlenstoffatome im
Molekül enthalten. Besonders geeignet sind solche Polyamine, die zwei oder mehr
primäre Aminogruppen enthalten, die an einen aliphatischen Kohlenwasserstoffrest
gebunden sind, der aus 6 bis 30 Kohlenstoffatomen besteht.
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Carbaminate, die für die erfindungsgemäße Verwendung bevorzugt werden,
sind solche, die aus Polyamido-aminen der folgenden allgemeinen Formel:
hergestellt werden können und im Handel erhältlich sind. Diese Polyamido-amine werden
durch Mischpolymerisation von Polyaminen der oben beschriebenen Art mit Polycarbonsäuren
hergestellt, wobei man die Mischpolymerisationsreaktion gerade so weit fortschreiten
läßt, daß die vorliegenden Reaktionsprodukte sowohl im Epoxy-Harz als auch in Wasser
löslich sind. Es ist wichtig, daß für die Durchführung der Mischpolymerisationsreaktion
ein Uberschuß von Polyamin verwendet wird, so daß das erhaltene Polyamido-amin noch
freie Aminogruppen im Molekül enthält, die mit Kohlendioxyd unter Bildung des entsprechenden
Carbamats reagieren können.
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Statt der Carbamate kann als Härter ein Polyamin in Form des Ammoniumsalzes,
d. h. ein Salz einer Aminoverbindung mit mindestens zwei Aminogruppen im Molekül
mit einer geeigneten Säure verwendet werden. Das einheitliche, mit Wasser aktivierbare
Epoxy-Harz-Präparat besteht in der trockenen, pulvrigen Form aus einem Epoxy-Polymerisat
oder -Vorpolymerisat, dem Salz einer Aminoverbindung mit mindestens zwei Aminogruppen
im Molekül mit einer geeigneten Säure sowie einer starken Base.
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Der Mechanismus der Reaktionen und ihre Aufeinanderfolge, die durch
den Zusatz -"an Wasser zu der trockenen Mischung ausgelöst werden, sind vermutlich
wie folgt Aus Wasser+Base+Ammoniumform des Amins entstehen a) Lösung der Base+Lösung
der Ammoniumform des Amins, b) Lösung der Base+Lösung der Ammoniumform des Amins
ergibt freies Amin+Wasser (+Salz der Base), c) freies Amin +Epoxy-Verbindung ergibt
ein polymeres Epoxyd.
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Geeignete Salze der Aminoverbindungen mit Säuren sind Salze einer
der Aminoverbindungen aus der folgenden Gruppe: Diäthylentriamin, N-Oleyltrimethylendiamin,
Triäthylentetramin, N-Octadecadien-trimethylendiamin, N-Octadecen-trimethylendiamin
sowie N-Alkyl-triäthylendiamine, bei welchen die Alkylgruppen 14 bis 18 Kohlenstoffatome
enthalten.
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Die ebenfalls als Härter verwendeten komplexen Aminsalze werden durch
Umsetzung eines Metallsalzes mit einem zwei- oder mehrwertigen Amin hergestellt,
wobei anorganische Metallsalze verwendet werden, deren Kationen die Fähigkeit aufweisen,
mit Aminogruppen stabile Komplexe zu bilden. Typisch dafür sind die Salze mit starken
und schwachen Mineral- und organischen Säuren von Calcium, Zink, Kupfer, Silber
und Nickel. Von diesen lassen sich mit Calcium- und Zinksalzen außergewöhnlich günstige
Ergebnisse erzielen; diese Salze werden daher bevorzugt verwendet. Die in diesen
Salzen enthaltenen Anionen sind nicht kritisch. So können z. B. die Halogenide,
Nitrate, Sulfate, Phosphate, Acetate und andere Salze dieser Metalle mit starken
und schwachen anorganischen und organischen Säuren verwendet werden. Die zur Herstellung
dieser Härter geeigneten Polyamine sind aliphatische Polyamine, die zwei oder mehr
Aminostickstoffatome, vorzugsweise an aliphatische Kohlenstoffatome gebunden, enthalten,
und zwar speziell Amine der folgenden allgemeinen Formeln Rn-1(NR2)n Rn(NR2)n in
welchen mit R ein äliphatischer Kohlenwasserstoffrest und mit Reine aliphatische
oder aromatische Kohlenwasserstoffgruppe oder ein Wasserstoffatom bezeichnet ist.
Die Polyamine enthalten vorzugsweise zwei oder mehr primäre oder sekundäre Aminostickstoffatome,
wobei die aliphatische Gruppe die mit den Aminostickstoffatomen verbunden ist, höchstens
ungefähr 30 Kohlenstoffatome enthält und wobei in dem Molekül der Aminoverbindung
insgesamt nicht über ungefähr 50 Kohlenstoffatome enthalten sind. Speziell geeignet
sind Polyamine mit zwei oder mehr primären Aminostickstoffatomen, die an eine aliphatische
Kohlenwasserstoffgruppe gebunden sind, die bis zu 30 Kohlenstoffatomen enthalten
kann.
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Beispiele für die verwendbaren Polyamine sind unter anderem Äthylendiamin,
. Propylendiamin, Diäthylentriamin, Dipropylentriamin, Triäthylentetramin, Tripropylentetramin,Tetraäthylenpentamin,
Tetrapropylenpentamin und Mischungen dieser Substanzen miteinander. Außerdem ist
darauf hinzuweisen, daß auch höhere Alkyl-polyamine den obigen Formeln genügen,
wie z. B. Alkyl-polyamine, in welchen die Alkylgruppe die Butyl-, Hexyl-, Octylusw.
Gruppe ist.
Werden als Härter an ein Molekularsiebpulver adsorbierte
zwei- oder mehrwertige Amine verwendet, so sind zu diesem Zweck aliphatische Polyamine
mit zwei oder mehr Aminostickstoffatomen im Molekül, die vorzugsweise an aliphatische
Kohlenstoffatome gebunden sind, geeignet.
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Die Molekularsiebe sind schon früher beschrieben worden; es sind Alkali-alumosilikate,
die dadurch hochadsorptiv gemacht werden, daß das Hydratwasser ausgetrieben wurde.
Derartige Molekularsiebe zeichnen sich dadurch aus, daß sie bis zu 22% oder mehr
ihres eigenen Gewichtes Flüssigkeit adsorbieren können. Die Typen von Molekulars
* ben, die zur Herstellung der mit Wasser aktivierie baren Härter verwendet
werden können, sind unter anderem Type 4 A: 0,96 ± 0,04 Na20 - 1,00 A1203
-1,92±0,09 Si02 - x H20 Type 5 A: Die Zusammensetzung ist die gleiche wie
bei 4 A, jedoch sind 75% der Na-Ionen durch Ca-Iionen ersetzt.
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Type 13 X 0,83 ± 0,05 Na20 - 1,00A1203 - 2,48 ± 0,03 Si02 . x H20
Die Typennummer entspricht der Weite der Poren im Molekularsieb in Ängström-Einheiten.
Die Teilchengröße der Molekularsiebe selbst kann im Bereich zwischen ungefähr 1
und 5 Mikron liegen.
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Zur Herstellung der einheitlichen, mit Wasser aktivierbaren, trockenen
Epoxy-Harz-1Vfischungen werden die Epoxy-Harz-Präparate mit einer ausreichenden
Menge des Härters in einer der oben beschriebenen oder einer diesen ähnlichen Form
versetzt, so daß gewährleistet ist, daß nach dem Aktivieren die Mischung vollständig
abbindet. Der Härter und das vorpolymerisierte Epoxy-Harz werden zur Herstellung
der trockenen Mischungen vorzugsweise in stöchiometrischen Mengenverhältnissen zusammengegeben.
Je nach der Art der gewünschten Mischung können jedoch auch größere oder geringere
Mengen des Härters angewandt werden.
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Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden als Härter
vorzugsweise Polyamidoamine, d. h. die Härter, die durch Mischpolymerisation einer
Polycarbonsäure mit einem Polyamin im Uberschuß gewonnen werden, verwendet. Ganz
besonders geeignet sind die Polyamido-amin-Carbaminat-Härter. Der Mengenanteil der
Polyamido - amin - Carbaminat - Härter in den Epoxydmischungen kann zwischen ungefähr
35 und 100%, bezogen auf das Gewicht des Epoxy-Harzes, liegen.
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Zur Herstellung der erfindungsgemäßen Bindemittel lassen sich zwar
die verschiedenartigsten hydraulischen Zemente verwenden; doch läßt sich Portlandzement
am vielseitigsten im Sinne der vorliegenden Erfindung einsetzen. Der Mengenanteil
des Zements in den Mischungen kann zwischen ungefähr 13 und ungefähr 94 Gewichtsprozent
liegen.
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Der Mengenanteil der einheitlichen, mit Wasser aktivierbaren Epoxy-Harz-Härtermischungen
'kann zwischen ungefähr 2,5 und ungefähr 40%, bezogen auf das Gewicht des hydraulischen
Zements in der Mischung, variieren und liegt vorzugsweise zwischen ungefähr 5 und
ungefähr 25%, bezogen auf das Gewicht des hydraulischen Zements.
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Um das Abbinden in bekannter Weise zu beschleunigen, können gegebenenfalls
den Epoxy-Harz-Härtermischungen Halogenide von Calcium, Magnesium, Strontium und
Barium oder von Mischungen dieser Substanzen zugesetzt werden. Vorzugsweise werden
bei Verwendung von Carbamathärtern zu diesem Zweck die Oxyde der vorgenannten Erdalkalimetalle
verwendet. Magnesiumoxyd kann in Anteilen bis zu ungefähr 75%, bezogen auf das Gewicht
des Carbamats, angewandt werden.
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Der Wasserzusatz zu den trockenen, nach dem Verfahren der Erfindung
herstellbaren Mischungen, der zur Erzielung der hochwertigen Mörtel erforderlich
ist, liegt im allgemeinen zwischen ungefähr 10 und 35%, bezogen auf das Gewicht
der trockenen Mischung, und hängt etwas von der Menge der. angewandten modifizierenden
Bestandteile ab. Für gewöhnlich liegt der angewandte Wasserzusatz zwischen ungefähr
15 und 30%, bezogen auf das Gewicht der trockenen Mischungen.
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Die Eigenschaften der nach dem Verfahren der Erfindung herstellbaren
hydraulischen Bindemittel sollen an Hand der nachfolgenden Beispiele erläutert werden.
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Beispiel l Ein einheitliches, mit Wasser aktivierbares Epoxy-Harz-System
wurde wie folgt hergestellt:
| Harzanteil |
| 58 Gewichtsteile Calciumsilikat, |
| 14,6 Gewichtsteile Titandioxyd, |
| 14,6 Gewichtsteile feinteilige Kieselsäure (unter |
| 325 Maschen US-Standard-Siebsatz- |
| Maschenweite ungefähr 0,044 mm) |
wurden gleichmäßig miteinander vermischt. Dann wurden
11,3 Gewichtsteile
eines Epoxy-Harzes mit einer Viskosität von 100 bis
160 P bei 25°C und mit
einem Epoxydäquivalentgewicht von 180 bis
195 und 1,5 Gewichtsteile Glycerin
miteinander vermischt und dann mit den vorgemischten Füllstoffen vereinigt und intensiv
vermengt, so daß sich ein frei rieselndes, pulvriges Epoxy-Harz-Präparat ergab.
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Härteranteil 7 Gewichtsteile eines pulvrigen - Carbaminathärters und
3,5 Gewichtsteile Magnesiumoxyd (als Beschleuniger).
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Der im Handel erhältliche Carbaminathärter hat eine Viskosität von
2 bis 5 P und ein Reaktionsäquivalentgewicht von 13U bis 140.
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Die oben beschriebenen Harz- und Härteranteile wurden miteinander
vermischt, so daß sich eine einheitliche, mit Wasser aktivierbare Epoxy-Harz-Mischung
ergab. Durch Zumischen von Wasser zu der Epoxy-Harz-Mischung erhielt man. eine bearbeitbare
Masse, zugleich wurde dadurch auch die Reaktion zwischen dem Härter und dem Epoxy-Harz
ausgelöst, was ein Abbinden der Masse im Verlauf von 24 Stunden bei Zimmertemperatur
zur Folge hatte.
Die oben beschriebene einheitliche, mit Wasser
aktivierbare Epoxy - Harz - Mischung wurde mit weißem Portlandzement in den folgenden
Anteilen gemischt 1. 100% einheitliche Epoxy-Harz-Mischung, 2. 25% Portlandzement,
75% Epoxy-Harz-Mischung, 3. 50% Portlandzement, 50% Epoxy-Harz-Mischung, 4. 75%
Portlandzement, 25% Epoxy-Harz-Mischung, 5. 100% Portlandzement.
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Die so erhaltenen Kombinationen wurden mit Wasser angemacht; dabei
wurde die tatsächlich dafür erforderliche Wassermenge mit dem berechneten Wasserbedarf
verglichen
| Wasserbedarf (o/o) |
| Mischung |
| tatsächlich berechnet |
| 5 29 29 |
| 4 23 25,4 |
| 3 18,0 22,0 |
| 2 18,0 18,5 |
| 1 15,0 15,0 |
Von jeder dieser Mischungen wurden Würfel mit ungefähr 5 cm Kantenlänge gegossen,
die nach einer Abbindezeit von 28 Tagen auf ihre Festigkeit geprüft wurden.
| Mischung Elastizitätsmodul Druckfestigkeit |
| kglcm2 kg/cm2 |
| 1 63- 103 246 |
| 2 28 - 103 197 |
| 3 63- 103 267 |
| 4 113 - 103 281 |
| 5 141.103 422 |
Die Modifizierung des Portlandzements mit einem Epoxy-Harz führt zu einer bedeutenden
Steigerung der Flexibilität, wie aus den niedrigeren Werten des Elastizitätsmoduls
für die Mischungen 2 und 3 hervorgeht.
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Für alle der oben angeführten Mischungen wurde auch der Schwund beim
Abbinden ermittelt:
| Mischung |
| 1 2 3 4 5 |
| Schwund, 0/0 ....... 0,1 0,12 0,2 0,33 0,4 |
Beispiel 2 Eine Mischung aus gleichen Teilen der einheitlichen Epoxy-Harz-Pulvermischung
von Beispiell und Gips wurde mit 22% Wasser, bezogen auf das Gewicht der trockenen
Mischung, angemacht.
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Aus der Mischung wurden drei Würfel mit einer Kantenlänge von ungefähr
5 cm und drei Zylinder 2,5 - 2,5 cm gegossen und zum vollständigen Abbinden 14 Tage
stehengelassen. Die Zylinder wurden dann 16 Stunden lang in kochendes Wasser gelegt.
Zum Vergleich wurden auch Probestücke aus reinem Gips nach einer Abbindezeit von
14 Tagen 16 Stunden lang mit kochendem Wasser behandelt. Die Stücke aus reinem Gips
zeigten Ablösungen, und nach dem Trocknen konnte ein Gewichtsverlust von 12% festgestellt
werden, während sich bei den Gußstücken aus dem mit dem Epoxy-Harz modifizierten
Gips keine Ablösungserscheinungen zeigten und auch kein Gewichtsverlust festzustellen
war. Die physikalischen Prüfungen der 5-cm-Würfel aus reinem Gips und der oben beschriebenen
Mischung nach einer Abbindezeit von 14 Tagen bei Zimmertemperatur ergaben die folgenden
Werte:
| Druck- Elastizitäts- |
| festigkeit modul |
| kglcm2 kg/cm2 |
| Gips, unmodifiziert ...... 316 63-103 |
| Gips-Epoxyd-Mischung |
| 50 : 50 . . . . . . . . . . . . . . . . 176 44-103 |
Wie zu erkennen, konnte durch die Modifizierung eine Steigerung der Flexibilität
erzielt werden; zugleich ergibt sich aber eine Verringerung der Druckfestigkeit.
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Zylinder der Abmessungen 2,5 - 2,5 cm aus reinem Gips und aus der
im Gewichtsverhältnis 1 : 1 hergestellten Mischung aus Gips und Epoxy-Harz-Präparat
wurden nach einer Abbindezeit von 6 Tagen 3 Tage lang in Wasser eingelegt, davon
3 Stunden in kochendes Wasser.
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Die Druckfestigkeiten der Probekörper nach dieser Behandlung waren
56 kg/cm2 für die Gips-Epoxyd-Mischung und weniger als ungefähr 1,8 kg/ cm2 für
den reinen Gips. Die Erhaltung der physikalischen Beständigkeit bei der Epoxyd enthaltenden
Mischung ist eine bedeutende Verbesserung gegenüber dem nicht modifizierten Gips,
wie er als Bindemittel benutzt wird.
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Beispiel 3 Für die Versuche dieses Beispiels wurde eine Mischung von
Portlandzement mit der Epoxyd-Pulvermischung von Beispiell im Gewichtsverhältnis
1 : 1 verwendet.
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Drei gealterte 5-cm-Würfel von Portlandzement, der mit Sand angemacht
worden war, wurden diagonal in zwei Keile von gleicher Größe zerschnitten. Jeder
dieser Keile wurde in eine kubische Hohlform von 5 cm Kantenlänge eingelegt.
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Die oben beschriebene, mit dem Epoxy-Harz modifizierte Portlandzementmischung
wurde mit 18 Gewichtsprozent Wasser zu einem glatten, geschmeidigen Mörtel angemacht.
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Dieser Mörtel wurde dann in dünner Schicht auf die diagonalen Schnittflächen
von dreien der gealterten Portlandzementkeile aufgetragen.
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Dann wurde ein Portlandzement-Sand-Mörtel angemacht, mit dem dann
die sechs Würfel-Hohlformen mit den darin befindlichen Keilen aus gealtertem Portlandzement
- drei davon mit einer Schicht aus dem modifizierten Zementmörtel, drei ohne diese
-_ ausgefüllt wurden.
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Die gegossenen Würfel wurden nach einer Abbindezeit von 28 Tagen in
einer Presse so stark zusammengedrückt, bis sie barsten. Die drei Proben, bei welchen
die diagonalen Schnittflächen des
gealterten Portlandzements mit
einer Schicht des oben beschriebenen epoxy-harz-modifizierten Portlandzementmörtels
versehen worden waren, bevor der frisch hergestellte Portlandzement-Sand-Mörtel
daraufgegossen wurde, zeigten keine Sprünge entlang der Teilungs- oder Verbindungsfläche
zwischen dem alten und dem neuen Zementmörtel. Die drei Proben, deren diagonale
Oberflächen vor dem Aufgießen des frischen Zementmörtels keine verbindende Oberflächenschicht
erhalten hatten, waren alle an der Trennfläche zwischen dem alten und dem neuen
Zement gesprungen.
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Aus diesen Versuchen geht hervor, daß der mit Epoxy-Harz modifizierte
Portlandzement sich mit altem Zement genauso gut verbindet wie mit frisch aufgegossenem
Zement, während frischer Portlandzementmörtel auf altem Zement keine Bindung mehr
ergibt.
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Beispiel 4 Auch bei diesem Beispiel wurde eine im Beispiel 1 beschriebene
Epoxy-Harz-Mischung verwendet. Diese Mischung wurde mit weißem Portlandzement im
Gewichtsverhältnis 1 : 1 vermengt und durch Zusatz von 18% Wasser, bezogen auf das
Gewicht der Pulvermischung, zu einem Mörtel angemacht.
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Mit diesem Mörtel wurden zwölf Platten 152 - 25,4 - 6,4 mm und Zylinder
25,4 - 25,4 mm gegossen. Aus dem reinen Porflandzementmörtel wurde die gleiche Anzahl
von Probekörpern hergestellt, die dann in gleicher Weise zur Kontrolle untersucht
wurden.
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Nach einer Abbindezeit von 14 Tagen wurden die hergestellten Probekörper
auf ihre chemische Beständigkeit und Fleckempfindlichkeit geprüft.
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Die 25,4 - 25,4-mm-Zylinder der beiden Materialien wurden 7 Tage lang
in die Testflüssigkeiten eingelegt, worauf die Gewichtsveränderung festgestellt
und die Druckfestigkeit gemessen wurde. Die Ergebnisse dieser Untersuchungen sind
weiter unten zusammengestellt.
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Die Probeplatten 152 - 25,4 - 6,5 mm aus den beiden Mörteln wurden
mit geringen Mengen verschiedener im Haushalt verwendeter Materialien behandelt
und 30 Minuten lang in Kontakt mit dem Zement belassen. Die Probestücke wurden dann
mit einem wirksamen Haushaltsreinigungsmittel intensiv gewaschen und anschließend
visuell auf entstandene Flecken untersucht. Auch die Ergebnisse dieser Versuche
sind unten zusammengestellt.
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Chemische Beständigkeit Einwirkungsdauer: 7 Tage Mischung 1: reiner
Portlandzement Mischung 2 : Portlandzement - Epoxy-Harz 1 : 1
Absolutwerte der Druckfestigkeiten (vor der Behandlung) Mischung 1 . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . 422 kg/cm2 Mischung 2 . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . 211 kg/cm2 Fleckempfindlichkeit Einwirkungsdauer: 30 Minuten
| Fleckengebendes Material Mischung 1 Mischung 2 |
| 1. Kaffee ............... F F |
| 2. Cola ................. F O |
| 3. Mundwasser |
| (mouthwash) .......... F O |
| 4. Haartonikum ......... O O |
| 5. Hustensirup . . . . . . . . . . . F O |
| 6. Einreibung (liniment) .. F O |
| 7. Tinte ................. F O |
| F = Fleckenbildung. |
| 0 = keine Flecken. |
Beispiel s Es wurden die folgenden Mischungen hergestellt: a) Sorelzement 84 Gewichtsteile
Sorelzement (MgCl2 - 6H20) 60 Gewichtsteile Magnesiumoxyd 150 Gewichtsteile Wasser
b) Sorelzement-Epoxy-Harz-Mischung 42 Gewichtsteile Sorelzement 30 Gewichtsteile
Magnesiumoxyd 75 Gewichtsteile Wasser 147 Gewichtsteile der im Beispiel 1 beschriebenen
einheitlichen Epoxy-Harz-Mischung Von jeder dieser Mischungen wurden Zylinder 25,4
- 25,4 mm gegossen.
' Nach einer Abbindezeit von 7 Tagen zeigten die Sorelzementproben
einen Schwund von über,-, 30%, während der Schwund der epoxydmodifizierten Proben
nur ungefähr 40% betrug.