DE1255218B - UEberzugsmittel auf Bitumenbasis - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

C09d

Deutsche KL: 22 g -10/01

Nummer: 1255 218

Aktenzeichen: B 62076IV c/22 g

Anmeldetag: 10. April 1961

Auslegetag: 30. November 1967

An Schutzanstriche auf Bitumenbasis werden in einer Reihe von Anwendungsfällen besonders hohe Ansprüche gestellt, die mit den bisher bekannten Stoffkombinationen nicht befriedigend erfüllt werden können. So handelt es sich bei metallischen oder nichtmetallischen Bauteilen, wie z. B. Behältern und Leitungen aus Eisen oder aus Beton, welche mit aggressiven Flüssigkeiten von saurer oder sonstwie angreifender Natur in Berührung kommen, darum, derart festhaftende, elastische, porenfreie und be- ίο ständige Schutzüberzüge zu erzeugen, daß jede zerstörende Einwirkung auf den Werkstoff sicher vermieden werden kann. Es bedarf hierzu einer Vielzahl von wichtigen Eigenschaften, die sich in keinem der bekanntgewordenen Anstrichmittel auf Bitumenbasis in der Gesamtheit vorfinden lassen.

Ein den maßgeblichen Bedingungen genügendes Überzugsmittel muß, um zu gleichmäßig starker und porenfreier Beschickung zu führen, die Eigenschaft sehr guten Verlaufs und möglichst glatter und glän- ao zender Oberflächenausbildung von beständigem Charakter aufweisen, dazu auch noch das Erfordernis fester Haftung erfüllen. Eine wichtige weitere Eigenschaft ist die über möglichst weite Temperaturbereiche zu gewährleistende Temperaturbeständigkeit des Über-,zuges. Als spezieller Fall ergibt sich für eine besondere Gruppe von Anwendungszwecken zusätzlich noch die Forderung nach Heißdampfbeständigkeit. Dieses Erfordernis entsteht überall da, wo je nach Art der verarbeiteten Erzeugnisse, beispielsweise in der Lebensmittelindustrie und im Gärungsgewerbe, eine wirksame Reinigung und Sterilisierung von Apparaturen, Behältern und Leitungen unentbehrlich ist. Die bisher bekannten Schutzüberzüge auf Bitumenbasis wider-. stehen einer derartigen Heißdampfbehandlung nicht sehr lange. Wenn auch die Fließbarkeit an sich durch Wahl geeigneter hocherweichender Bitumensorten und die Temperaturbeständigkeit erhöhender Kunststoffzusätze genügend hintangehalten werden kann, so tritt doch unter der direkten Dampfeinwirkung bald eine eigentümliche andere Veränderung der Bitumenoberfläche ein; auf dieser entstehen lockere, in der Regel bräunliche, mitunter aber auch gelbliche oder graue Ausblühungen. Der Bitumenüberzug wird unter diesen Beschlägen stumpf und rauh, weiterhin porös und spröde. Auch an Bitumensorten von hohem Erweichungspunkt sind derartige Veränderungen, wenn sie hier auch langsamer fortschreiten, unter allen bisher gebräuchlichen Anwendungsbedingungen und in allen bisher, in Betracht gezogenen Stoffkombinationen unvermeidbar. Eine Heißdampfbeständigkeit von hinreichendem Ausmaß Überzugsmittel auf Bitumenbasis

Anmelder:

Dr. Karl Brandt,

Berlin-Wilmersdorf, Durlacher Str. 27

Als Erfinder benannt:

Dr. Karl Brandt, Berlin-Wilmersdorf

war nach dem Stand der Technik bisher nicht gegeben.

Ein weiteres Erfordernis für Überzüge ergibt sich daraus, daß sie, wenn sie mit Lebens- und Genußmitteln u. dgl., also etwa auch Trinkwasser oder Futtermitteln, in Berührung kommen, geschmacklich und geruchlich völlig indifferent sein müssen und keine schädlichen Stoffe abgeben dürfen.

Es wurde nun gefunden, daß chemikalien- und temperaturbeständige, insbesondere auch heißdampfbeständige Überzugsmittel auf Bitumenbasis von außergewöhnlich zähelastischer, festhaftender und blanke Oberflächen liefernder Natur erhalten werden, wenn Bitumengemische angewandt werden, welche neben dem Bitumen, vorzugsweise geblasenem Bitumen, noch insgesamt bis zu gleicher Menge, vorzugsweise aber in einer Menge von 10 bis 40% des Bitumens, einen Gehalt an chlorhaltigem Vinylpolymeren von Art des Polyvinylchlorides einerseits, von Naturharzen und/oder daraus erhältlichen Harzprodukten andererseits aufweisen.

Unter chlorhaltigen Vinylpolymeren sind gemäß der Erfindung außer Polyvinylchlorid und Polyvinylidenchlorid und analogen Produkten, wie beispielsweise den nachchlorierten Polymeren, insbesondere auch die Vinylchlorid- bzw. Vinylidenchlorid-Mischpolysate unter Einbeziehung der verschiedensten Vinyläther und/oder -ester zu verstehen. Ganz besondere Eignung für den erfindungsgemäßen Zweck besitzen Mischpolymerisate aus Vinylchlorid und Vinyläthern, insbesondere z. B. das Mischpolymerisat aus Vinylchlorid und Vinylisobutyläther.

Als Naturharze und Harzprodukte werden hier die verschiedensten aus der Pflanzenwelt stammenden Erzeugnisse verstanden, deren wesentliche Inhaltsstoffe der Gruppe der Terpene zugehörig sind und als Grundbaustein das Isoprenmolekül erkennen lassen.

Derartige Terpen-Derivate liegen in sämtlichen Naturharzen außer als Kohlenwasserstoffe in Form

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von Harzalkoholen, Harzestern und Harzsäuren bzw. Harzoxysäuren vor. Die chemische Technik hat verstanden, durch geeignete Nachbehandlungsmethoden aus den variablen Naturprodukten hochwertigere Erzeugnisse von konstanterer Beschaffenheit zu erzielen, und zwar insbesondere durch die Veresterung der Harzsäuren mit verschiedensten Alkoholen, insbesondere Polyalkoholen, wie Glykol, Glycerin, aber auch Polyglykolen und Polyglycerinen oder anderen, beispielsweise zu den Kohlenhydraten zählenden PoIyhydroxylverbindungen, oder Pentaerythrit, Hexantriol und dergleichen Alkoholen. Auch solche polymeren Harzester, wie sie als Polyester- bzw. Alkydharze unter wesentlicher Mitverwendung von Naturharzprodukt erzielt werden, zählen zu den erfindungsgemäß verwendbaren Harzprodukten. Als besonders vorteilhaft, insbesondere hinsichtlich der Verträglichkeit mit geblasenem Bitumen, haben sich Produkte erwiesen, welche Harzoxysäuren enthalten. Ein geeignetes Ausgangsmaterial dieser Art liegt in dem bei der Aufarbeitung von amerikanischem Wurzelharz als benzinunlöslicher Anteil anfallenden Oxysäurengemisch vor. Überhaupt bevorzugt die Erfindung sowohl hinsichtlich seiner verfahrenstechnischen Eignung als auch aus wirtschaftlichen Gründen das aus Nadelhölzern, insbesondere aus der Kiefer gewinnbare Kolophonium und die daraus erhältlichen Aufarbeitungs- und Umsetzungsprodukte.

Mischt man zu einer 25gewichtsprozentigen Lösung von geblasenem Bitumen 135/10 (mittlerer Erweichungspunkt zu Eindringungstiefe) in Trichloräthylen unter Mitverwendung von 1 % Cyclohexanol noch 5 % Mischpolymerisat aus Vinylchlorid und Vinylisobutyläther zu, so liefert dieses Gemisch, auf Blech oder Beton aufgetragen, nach dem Verdunsten des Lösungsmittels zwar glatte, aber ziemlich spröde und schlecht haftende, nicht heißdampf beständige stumpf werdende Schutzschichten.

Ersetzt man in dem gleichen Ansatz die 5 % Mischpolymerisat durch 2% Harzoxysäurenprodukt, so erhält man nach dem Auftrag der fertigen Mischung auf Blech und Beton widerum sehr spröde, keineswegs heißdampfbeständige Schutzschichten.

Wird jedoch eine gleicher Ansatz unter Einarbeitung sowohl des Vinylchloridmischpolymerisats als auch des Harzprodukts verwendet, so ergibt sich überraschenderweise einerseits zunächst schon bei verbesserter Konsistenz ein günstigerer Verlauf des Anstrichmittels, und andererseits werden ausnehmend dichte und glänzende Schutzschichten von äußerst zähelastischer, festhaftender und wesentlich heißdampfbeständigerer Beschaffenheit erzielt.

Dieses Ergebnis war nach den Vorversuchen mit den Einzelkomponenten in keiner Weise vorauszusehen. Zur Verbesserung der Eigenschaften von Bitumenschichten sind zwar schon eine ganze Reihe von Kunststoffen und auch Kunststoffkombinationen vorgeschlagen worden. Wie die systematische Durchprüfung aller in Betracht kommenden Variationen ergeben hat, lassen sich mit anderen Mitteln und insbesondere unter Mitverwendung der Einzelkomponenten der Erfindung keine auch nur annähernd vergleichbaren Wirkungen erzielen. Bekannt ist, zur Verbesserung der Duktilität von Straßen-Baubitumen wenige Zehntelprozente von Vinylchloridpolymerisaten mitzuverwenden. Hiervon unterscheidet sich das erfindungsgemäße Mittel durch die viel höhere Anwendungsmenge, anders gearteten Anwendungszweck

ίο

und -wirkung und die ausschließliche spezielle Stoffkombination.

Von den sonstigen als Bitumen verbessernd vorgeschlagenen Kunststoffen besitzt Polyäthylen für sich oder in Kombination mit einer der hier benutzten Komponenten für die vorliegende Aufgabe keine Eignung, weil es schlecht verlaufende und stumpf werdende Aufstrichfilme liefert; desgleichen führt Polyisobutylen zu äußerst schlecht streichbaren fadenziehen den und strukturierte Filmebildenden Schichten; Polystyrol wirkt dagegen ausgesprochen versprödend. Auch die bereits vorgeschlagenen Kombinationen von Polystyrol mit Polyvinylisobutyläther oder mit Polyisobutylen liefern nicht die einwandfrei verlaufenden glänzenden und strukturfreien und dabei unter Heißdampfeinwirkung in diesem Zustand verbleibenden Überzugsmittel.

Die gemäß der Erfindung ausgewählte Stoffkombination von chlorhaltigem Vinylpolymeren und Naturharzprodukt stellt demgemäß hinsichtlich ihrer Wirkung einen einmaligen überraschenden Sonderfall dar. Auch die insbesondere für Straßenbau-Bitumen bereits vorgeschlagene Verwendung eines Kolophoniumzusatzes konnte keinen Hinweis auf die überraschende Leistungsfähigkeit und die besonderen Eigenschaften der aufgefundenen speziellen Stoffkombination bieten.

Hinsichtlich der Anwendungsmengen der erfindungsgemäßen Einzelkomponenten gilt, daß die Wirksamkeit der chlorhaltigen Vinylpolymeren, auf Bitumen berechnet, mit etwa 2% deutlich in Erscheinung tritt, zu optimaler Wirksamkeit werden Anwendungsmengen von mindestens 5% bevorzugt; die Wirkung geht auch mit vielfach größeren Zusatzmengen nicht verloren, wobei allerdings auch die Art des mitzuverarbeitenden Bitumens eine Rolle spielt. Für die Naturharzkomponente liegt die Mindestzusatzmenge bei etwa 1%> die optimale Wirkung beginnt ab etwa 3%; sie geht, ebenfalls unter Berücksichtigung der gegebenen Bitumenart, ebensowenig mit vielfach höheren Zusatzmengen verloren. Das optimale Mengenverhältnis zwischen chlorhaltigem Polymeren und Naturharzprodukt kann selbstverständlich je nach der angewandten Bitumensorte nur von Fall zu Fäll ermittelt werden.

Wie sich im Gange der Untersuchungen gezeigt hat, wird eine optimale Temperatur- und insbesondere Heißdampfbeständigkeit erzielt, wenn auch der Bitumenanteil in ganz besonderer Weise ausgewählt wird. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, die drei Sorten geblasener Bitumina mit den Kennzahlen 85/25, 135/10 und 160/5, und zwar vorzugsweise in etwa gleichen Mengenanteilen, zu kombinieren. Das folgende Beispiel beschreibt die Hertellung eines erfindungsgemäßen Überzugsmittels:

Beispiel
Gemäß der folgenden Rezeptur (Gewichtsprozent):

16,8 % geblasenes Bitumen (je 5,6 % der Sorten

85/25, 135/10 und 160/5),
3,5% Mischpolymerisat aus Vinylchlorid und

Vinylisobutyläther,
0,7 °/o Harzoxysäuren,
78,5 % Trichloräthylen,
0,5 % Cyclohexanol

100,0%

werden in einem Lösekessel unter leichtem Erwärmen das Bitumen zusammen mit dem Mischpolymerisat aus Vinylchlorid und Vinylisobutyläther in Trichloräthylen zur Auflösung gebracht. Separat wird das Naturharzprodukt in wenig Trichloräthylen unter Mitverwendung der angegebenen Menge Cyclohexanol als Lösevermittler aufgelöst und der fertigen Bitumenlösung beigemengt. Das fertiggemischte Überzugsmittel wurde folgenden Proben unterworfen: Dünne Eisenbleche wurden mit dem Bitumenanstrich versehen. Der glatte, glänzende Anstrich zeigte bei starkem Verbiegen der auf -25⁰C unterkühlten Bleche, und zwar auch bei totaler Knickung, kein Brechen oder Reißen. Ebenso erfolgte bei Temperaturerhöhung auf +180° C an den senkrecht gestellten Blechen kein Abfließen. Die auch an den. Kanten mit dem Anstrich völlig bedeckten Bleche zeigten während 14tägiger Lagerung in l°/oiger Salzsäure keine sichtbaren Veränderungen und keine Gewichtsabnahme bzw. -veränderung.

Auch bei 24stündiger Behandlung der gestrichenen Bleche mit Heißdampf trat keinerlei Veränderung ein; der Anstrich blieb völlig glatt und blank.

Ferner wurden würfelförmige Betonklötzchen mit dem Anstrich versehen. Ein Teil· dieser Klötzchen wurde 3 Tage lang in siedendem Wasser gehalten und danach abgetrocknet und untersucht. Danach war der Anstrich völlig unversehrt; das Gewicht der Klötzchen war unverändert geblieben, es war also kein Wasser in den an sich sehr saugfähigen Beton hineingelangt, und der Anstrich hatte völlige Haftung behalten. Lediglich der Glanz des Anstriches war, offensichtlich durch eine geringe Abscheidung von Wasserstein, in ganz geringem Grade vermindert.

Ein weiterer Teil der mit dem Anstrich versehenen Betonklötzchen wurde über einen Zeitraum von 2 Monaten in l°/oig^er Salzsäure liegengelassen. Dabei traten, wie die anschließende Untersuchung zeigte, in der Beschaffenheit des Anstriches keinerlei sichtbare Veränderungen ein. Das Gewicht der Klötzchen blieb völlig konstant. Wäre auch nur eine Spur Salzsäure durch die Bitumenschicht hindurchgedrungen, so hätte die Salzsäure mit dem Kalk des Betons in Reaktion treten, durch eine Kohlensäureentwicklung den Anstrich loslösen und außerdem eine erhebliche Gewichtsveränderung herbeiführen müssen. Der Anstrich war also völlig dicht.

Wie gefunden wurde, läßt sich die wasserabweisende Wirkung der Bitumenüberzüge noch weiter erhöhen durch einen ganz geringen, beispielsweise 0,1 bis 0,2 % betragenden Zusatz von Silikonöl oder -harz zu dem Bitumengemisch. Hierdurch wird insbesondere auch die Heißdampfbeständigkeit noch erheblich verstärkt.

Es ist zweckmäßig, die erfindungsgemäßen Überzugsmittel in kurz aufeinanderfolgenden mehrmaligen Anstrichen auf die zu schützenden metallischen oder nichtmetallischen Untergründe aufzubringen. Silikonhaltige Gemische sollten, weil ein nachfolgender Anstrich auf ihnen schlechter haftet, nur als abschließender Deckanstrich angewandt werden. Bei der Behandlung von Beton oder anderem mineralischem Baustoff beginnt man zweckmäßig mit einem stärker verdünnten Voranstrich.

Den Überzugsmitteln können auch noch Füllstoffe in Form von Gesteinsmehlen, Asbest- oder Glasfasern, Pigmenten oder auch organischen Stoffen, wie Holzmehl, zugesetzt werden, welche nicht nur der Erzielung einer steiferen Spachtelkonsistenz, sondern auch einer Erhöhung der Festigkeit und Widerstandsfähigkeit dienen können.

Für die erfindungsgemäßen Überzugsmittel kommen als Lösungsmittel außer den wegen ihrer Nichtbrennbarkeit und Leichtflüchtigkeit vorteilhaften Chlorkohlenwasserstoffen, wie Trichloräthylen, selbstverständlich auch Lösungsmittel anderer Art, wie etwa Lackbenzin oder Schwerbenzin, in Betracht. Für die anstrichtechnischen Eigenschaften sind kleine Zusätze

ίο aromatischer und hydroaromatischer Lösungsmittel, insbesondere Cyclohexanol oder Benzylalkohol, sehr günstig.

Die erfindungsgemäße Stoffkombination läßt sich unter geeigneten Bedingungen mit entsprechendem Erfolg auch als Emulsion herstellen und verarbeiten. Hierbei ist es zweckmäßig, kleine Mengen von höhersiedenden Lösungsmitteln, wie insbesondere Cyclohexanol, derart mitzuverwenden, daß der aufgetragenen Bitumenschicht nach Verdunsten des Wassers noch eine geringe Fließbarkeit verbleibt, welche die porenfreie Vereinigung der Bitumenteilchen gewährleistet. Schließlich kann die erfindungsgemäße Stoffkombination aus Bitumen und chlorhaltigen Polymeren sowie Naturharzprodukten auch nach dem Heißspritzverfahren lösungsmittelfrei oder aber bei besonders hocherweichendem Bitumenansatz unter ber schränkter Mitverwendung von hochsiedenden Lösungsmitteln mit gutem Erfolg auf die zu schützenden Oberflächen aufgebracht werden.

Den erfindungsgemäßen Stoff kombinationen können zur Verstärkung spezieller Eigenschaften, etwa der Klebkraft und des Haftvermögens, soweit dies ohne wesentliche Einbuße der Verfahrensqualität möglich ist, auch noch weitere Natur- oder Kunststoffe, schließlich auch die speziell für die Verbesserung der Haftfestigkeit von Bitumen bekanntgewordenen Mittel zugesetzt werden.

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Überzugsmittel auf der Grundlage von Bitumen und chlorhaltigen Polymeren, dadurch g e ke nn zeich η e t, daß sie als Bindemittel ein Gemisch von Bitumen mit mindestens 2% chlorhaltiger Vinylpolymerisate und mindestens 1% Naturharze oder deren Derivate enthalten, wobei die Gesamtmenge an Polymerisat und Naturharzprodukten bis zu 100 %> vorzugsweise 10 bis 40 %> bezogen auf Bitumen, beträgt.

2. Überzugsmittel gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie das chlorhaltige Vinylpolymerisat in Mengen von mindestens 5 °/o ^un<i die Naturharzkomponente in Mengen von mindestens 3°/o) bezogen auf Bitumen, enthalten.

3. Überzugsmittel gemäß Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie als chlorhaltige Vinylpolymerisate Mischpolymerisate des Vinylchlorides und/oder des Vinylidenchlorides, vorzugsweise mit entsprechenden Alkyläthern, wie Vinylisobutyläther, enthalten.

4. Überzugsmittel gemäß Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Naturharzprodukt Harzoxysäuren enthalten.

5. Überzugsmittel gemäß Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie übliche niedrigsiedende Lösungsmittel und /oder geringe Mengen an höhersiedenden aromatischen und/oder hydro-

aromatischen Lösungsmitteln, vorzugsweise Alkoholen, wie Cyclohexanol oder Benzylalkohol, enthalten.

6. Überzugsmittel gemäß Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie teilweise oder ausschließlich geblasenes Bitumen, vorzugsweise in Form von Gemischen aus mehreren geblasenen Produkten mit abgestuften Erweichungspunkten, enthalten.

7. Überzugsmittel gemäß Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie geringe Mengen von die wasserabweisende Wirkung verstärkenden Silikonverbindungen enthalten.

8. Überzugsmittel gemäß Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß sie zusätzlich

pulver- und/oder faserförmige Füllstoffe enthalten.

9. Überzugsmittel gemäß Ansprüchen 1 bis 4 und 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß sie Wasser als emulgierendes Medium, vorzugsweise zusammen mit geringen Mengen höhersiedender Lösungsmittel, enthalten.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Farben, Lacke, Anstrichstoffe, 1947, Dezember,

S. 86 bis 89;
Merkblätter der Firma BASF über »Vinoflex

MP 400«, Juli 1951, und »Veredlung bituminöser Stoffe unter Verwendung von Vinoflex MP 400«, September 1952.