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Verwendung einer kunststoffhaltigen Zementmischung Die Erfindung bezieht
sich auf die Verwendung einer Zementmischung aus hydraulischem Zement. Wasser, Sand,
Farbstoff und einem die Verschieil.ibeständigkeit, Wasserbeständigkeit tind'oder
Zugfestigkeit der Mischung erhöhenden Zusatz einer wäßrigen Dispersion von Polyacrylsäurederivaten.
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Es ist bereits bekannt, Zement in Verbindung mit Polymerisat-Emulsionen
zur Herstellung von Schutzüberzügen zu verwenden. Im allgemeinen werden als Polymerisate
natürliche Gummiarten oder solche synthetischen Polymerisate, die kautschukähnliche
Eigenschaften aufweisen, wie beispielsweise Polyacrylnitril, zu diesem Zweck eingesetzt.
Solche bekannten Zementmischungen weisen in dünnen Schichten relativ große Zugfestigkeit
auf, zeigen jedoch schlechte Bearbeitungseigenschaften und haften nur schlecht an
anderen Stoffen. Diese Nachteile wiegen die erreichbaren Vorteile nur in seltenen
Fällen auf.
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Es ist auch schon bekannt, Vinylpolymerisate und -mischpolymerisate,
insbesondere Polyvinylacetat, in Zementmischungen aus hydraulischem Zement zu verwenden
und diese als Bodenbelag, zur Ausbesserung vorhandener Betonflächen oder zur Verbindung
zwischen Blöcken einzusetzen. Solche Mischungen zeigen nach dem Erhärten zwar eine
vergleichsweise gute Zugfestigkeit, sie haben jedoch nur eine geringe, für die meisten
Verwendungszwecke unzureichende Widerstandsfähigkeit gegen Wasser, wäßrige Bearbeitungsmedien
und Säuren, wie sie allgemein in der Industrie verwendet werden. Aus der Zeitschrift
»Industrial and Engineering Chemistry«, April 1953, S. 759 ff. sind Experimente
bekannt, aus denen hervorgeht, daß diese bekannten Zementmischungen gegen Feuchtigkeit'
nicht lidständig sind.
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Für Spezialzwecke wurden Zemente in Form von Schlämmen bekannt, die
wasserlösliche Salze von Polyacrylsäure und teilweise hydrolisiertes Polyacrylamid
enthalten. Solche Schlämme sind zum Vergießen von Mauerrissen u. dgl. bestimmt;
sie haben jedoch den Nachteil;. daß der Zement infolge der Anwesenheit des wasserlöslichen
synthetischen Harzes nur unvollständig zu hydratisieren vermag.
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Es ist weiterhin bekannt, ein- eine Polyvinylacetat-Emulsion enthaltendes
Zementgemisch mittels einer verstärkenden- Gewebeeinlage zu versehen und dieses
Larninat als Schutzüberpg zur Instandsetzung von Zementanlagen u. dgl. einzusetzen.
Die verstärkende Gewebeeinlage dient dazu, -,eine mögliche Bruchgefahr des Überzugs
zu verhindern. Solche bekannten Schutzüberzüge sind relativ aufwendig und lassen
sich ohne Schwierigkeiten nur bei glatten Flächen aufbringen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bisherigen Nachteile
zu vermeiden und als Mörtel, Dichtungsmittel u. dgl. eine Zementmischung einzusetzen,
die eine hervorragende Wasserbeständigkeit und/oder Zugfestigkeit hat und in einfacher
Weise auf Oberflächen jeder Gestalt aufgebracht werden kann.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß man zur Verwendung
als Mörtel, Dichtungsmittel, Farbe, Klebemittel od. dgl. eine Zementmischung aus
hydraulischem Zement, Wasser, Sand, Farbstoff und einem die Wasserbeständigkeit
und/ oder Zugfestigkeit der Mischung erhöhenden Zusatz einer wäßrigen Dispersion
von Polyacrylsäurederivaten mit 40 bis 50% Feststoffen einsetzt, die dadurch gekennzeichnet
ist, daß die Mischung ein Polyacrylsäurederivat aus einem Monomeren der allgemeinen
Formel
enthält, worin R Wasserstoff oder einen Alkylrest mit 1 bis 2 Kohlenstoffatomen
und worin R' einen Alkylrest mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen bedeutet, mit der Maßgabe,
daß das Polyacrylsäurederivat eine verhältnismäßig niedrige Einfriertemperatur aufweist
und bei nicht oberhalb Zimmertemperatur
liegenden Temperaturen zur
Bildung eines kontinuierlichen Filmes befähigt ist und daß auf 1 Teil Polyacrylsäurederivat
mindestens 2,7 Teile Zement kommen.
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Dabei setzt man zweckmäßig die Feststoffe in. einer Teilchengröße
zwischen 0,1 bis 1 Mikron, im wesentlichen jedoch unter 0,5 Mikron, ein.
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Man kann der erfindungsgemäß verwendeten Zementmischung Ton beigeben,
und zweckmäßig setzt man den verwendeten Sand in Form eines runden oder scharfkantigen
Silikasandes mittlerer Größe ein.
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Man kann das Polymerisat als Latdx oder in trockener Form zugeben
und hat so die Möglichkeit. eine Zementmischung in stark konzentrierter Form anzusetzen,
die sich auch zur Herstellung von -egossenen Böden, Wandungen, Decken usw. einet.
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Für die Zwecke der Erfindung lassen sich handelsübliche Polyacryl-Latexstoffe
verwenden, die in der Regel 46 bis 47°!n Festteilchen enthalten, je nach Teilchengröße
einen pH-Wert von 4,5 oder 6 oder 9 aufweisen und ein spezifisches Gewicht von etwa
1,04 besitzen. Die Produkte mit niederem pH-Wert haben relativ kleine Teilchengröße,
die mit höherem pH-Wert weisen die mittlere Teilchengröße von unter etwa 0,5 Mikron
auf. Solche Polyacryl-Latexstoffe bilden bei Zimmertemperaturen Filme. Polyacryl-Latexstoffe,
die bei Raumtemperatur ein pulverförmiges Produkt an Stelle eines Filmes ergeben,
sind für die Zwecke der vorliegenden Erfindung nicht geeignet. Es können erfindungsgemäß
nur solche Polyacryl-Latexstoffe verwendet werden, deren Einfriertemperatur verhältnismäßig
niedrig liegt, beispielsweise bei 5, 12, 15 oder 16-C.
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Je nach Verwendungszweck enthält die eingesetzte Zementmischung eine
mehr oder weniger große Wassermenge. Soll beispielsweise die Zementmischung erfindungsgemäß
als Mauerfarbe Verwendung finden, dann wird zwecks Dispersion des Zementes eine
große Menge Wasser erforderlich. Für Vorstrichzwecke wird etwas weniger Wasser benötigt,
weil solche Vorstrichmassen regelmäßig dicker als Farben eingesetzt werden. Noch
geringer ist der Wasseranteil, wenn die Zementmischung erfindungsgemäß als Klebemittel
eingesetzt werden soll. Bei Verwendung zur Herstellung neuer Wandungen, Decken,
Böden od. dgl. oder als Mörtel, Verstreichzement od. dgl. werden die geringsten
Wassermengen zugesetzt.
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Die Reihenfolge der Zugabe bei der Zubereitung der erfindungsgemäß
verwendeten Zementmischung ist nicht kritisch.
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Als Sand läßt sich jede Art von Feinsand verwenden, vorzugs"a°eise
solche mit einer Teilchengröße von 1 mm and darunter. An Stelle von Sand oder zusätzlich
zu Sand kann man auch gemahlenes Glas, Schmirgelpulver, gemahlene Schlacke, feinen
Kies, Abfallgestein und ähnliche Produkte einsetzen. Häufig ist es vorteilhaft,
in die Mischung einen kleinen Anteil an Ton einzubauen. Dazu kann man den Ton in
Form- von Kaolin oder gegebenenfalls auch in Form von Bentonit einsetzen.
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Insbesondere wenn man die erfindungsgemäß verwendete Zementmischung
in konzentrierter Form einsetzt, können noch. verschiedene andere Substanzen zugesetzt
werden, wie beispielsweise Natriumsilikate, die zur Steigerung der Haftung dienen,
Stoffe wie Carboxymethylcellulose, Methylcellulose oder Äthylcellulose, die zum
Eindicken und/oder zur Verbesserung der Verarbeitbztrkeit des Produktes dienen,
und gegebenenfalls auch anorganische Verstärkungsstoffe, beispielsweise Eisenfüllstoffe,
Asbestfasern, Glasfasern Lt. dgl.
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Die mit der erfindungsgemäßen Zementmischung hergestellten Ausbesserungen
oder Bauteile od. dgl. haben hervorragende Beständigkeit gegen korrodierenden Angriff
durch Säuren, beispielsweise durch Milchsäure, Zitronensäure und verschiedene andere
organische oder anorganische Säuren, wie sie in der Industrie Verwendung finden.
Sie sind außerordentlich verschleißfest unter atmosphärischen Einflüssen und haben
gute Widerstandsfähigkeit gegen Abrieb. Besonders vorteilhaft lassen sich daher
die erfindungsgemäßen Zementmischungen zur Ausbesserungen von Beschädigungen in
Milchbottichen, Nahrungsmittelbehältern, Abziehapparaten u. dgl. einsetzen und als
Belag für Zementwege, -böden und -decken benutzen.
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Erfindungsgemäß läßt sich zur Herstellung eines säurebeständigen Maueranstrichs
beispielsweise ein Zementgemisch folgender Zusammensetzung verwenden:
| Gewichtsteile |
| 1. Weißzement ...................... 100 |
| 2. Sand ..................... ..... 50 |
| 3. Wäßrige Dispersion aus Polyacrylat . . 29 |
| 4. Titandioxyd . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
10 |
| 5. Wasser ........................... 21 |
Im Verhältnis zu den übrigen Bestandteilen kann der Anteil des Zements zwischen
etwa 50 und etwa 150 Teilen schwanken, der Anteil an Polyacrylharz kann zwischen
5 und 40 Teilen und der Anteil von Wasser zwischen 1 Teil und weniger als 55 Teilen
variieren. Gegegebenenfalls können Farbstoffe, wie Eisenoxyd, Hansagelb, Toluidinrot
u. dgl. zugesetzt werden.
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Als säurebeständiges Klebemittel läßt sich erfindungsgemäß beispielsweise
folgende Zementmischung einsetzen
| Gewichtsteile |
| 1. Portlandzement ................... 100 |
| 2. Wäßrige Dispersion aus Polyacrylat .. 30 |
| 3. Natriumsilikat |
| (Na20 : Si02 = 1 : 3,22) . . . . . . . . . . . 5 |
| 4. Wasser ........................... 15 |
Gegegebenenfalls. kann man Ton in Anteilen zwischen 5 und 25 Teilen mitverwenden
und die zuvor angegebenen Anteile an Zement, Polyacrylharz, Natriumsilikat und Wasser
variieren.
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Zur Verwendung als säurebeständige Verstreichmasse läßt sich folgende
Zementmischung erfindungsgemäß einsetzen:
| Gewichtsteile |
| 1. Aluminiumzement ................. 100 |
| 2. Portlandzement ................... 50 |
| 3. Sand ............................. 150 |
| 4. Wäßrige Dispersion aus Polyacrylharz 42 |
| 5. Ton .............................. 6 |
| 6. Wasser ........................... 15 |
Als säurebeständiges Material für Gießzwecke, beispielsweise zur Herstellung von
Fußwegen, Böden, Wandungen, Decken usw., läßt sich erfindungsgemäß folgende Zementmischung
einsetzen
| Gew-iclitsteile |
| 1. Portlandzement ................... 150 |
| 2. Sand ............................. 150 |
| 3. Wäßrige Dispersion aus Polyacrylharz 42 |
| -1. Kaolin ........................... 6 |
| 5. Natriumsilikat |
| (Na->O : S10. - 1 : 2,0) . . 2 |
| 6. Wassei. ........................... 18 |
Dieses Material hat im feuchten Lind trockenen ZListand eine Zu-festigkeit über
28 kg."cm2 und im felichten ZUS1Iind eine Klebfähigkeit über 9,5
kg, cm=.
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A15 weiteres Beispiel für die erfindungsgemäße Verwendung als säurebeständiger
Zement sei folgende ZcnientzLisammen,etzung angegeben
| Gewichtsteile |
| 1. \N-eißzemeiit ...................... 100 |
| _'. Sand ............................. 200 |
| 3. Wäßrige Dispersion aus Acrylharz ... 40 |
| 4. L'ltr@imariiifai-hstoff ................ 7,5 |
| 5. Wasser ........................... 20 |
Eine solche Zementzusammensetzung eignet sich insbesondere für neue Böden oder Bodenbeläge.
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Erfindungsgemäß läßt sich als säurebeständiger Reparaturzement eine
Zementzusammensetzung aus folgenden Bestandteilen in Form einer steifen Paste verwenden
| Gewichtsteile |
| 1. Portlandzement ................... 150 |
| 2. Sand ............................. 150 |
| 3. Wäßrige Dispersion aus Polyacrylharz 42 |
| 4. Kaolin ........................... 6 |
| 5. Wasser ............ - .............. 18 |
| Gewichtsänderung |
| Material 10°i" HCl 101'1n Zitronensäure 10"" Milchsäure |
| '4 Stunden 1 Woche 24 Stunden 1 Woche 24 Stunden 1 Woche
11 Tage |
| Portlandzement 1 |
| (Vergleichszement) ..... -8,7 -12,7 -2,9 -32,8 -4,3 --11,2
---20,0 |
| Portlandzement 100 Teile; |
| Sand 200 Teile; Polyacryl- |
| harz 42 Teile; Ton 6 Teile; |
| Wasser 6 Teile . . . . . . . . -2,6 - 2,8 -2,6 -l7,3 -0,6 -
5,6 i 15,6 |
In jedem Falle zeigt das Polyacrylharz enthaltende erfindungsgemäß verwendete Zementmaterial
einen geringeren Gewichtsverlust als der Vergleichszement.
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In der nachfolgenden Tabelle ist die Widerstandsfähigkeit von erfindungsgemäß
verwendeten Zementschroten gegenüber Säure veranschaulicht. Es wurden verschiedene
Zementarten, jeweils 150 Gewichtsteile, vermischt mit 150 Gewichtsteilen Sand, 6
Teilen Ton und 42 Teilen Polyacrylharz geprüft:
| Wasser °/o Änderung in ";, Änderung in °!o Änderung in |
| Absorption 10°)o Milch säure 10",%" Zitronensäure 10°(o HCI |
| 24 Stunden 96 Stunden 24 Stunden 72 Stunden ! 24 Stunden
72 Stunden |
| Portlandzement ......... 5,4% -3,3 -15 -1,8 -4,9 I -3,2 -4,7 |
| Weißer Zement ... .. . .. .. 2,8% +0,3 - 6,0 -1,2 -5,4
-1,6 -0,7 |
| Aluminiumzement ....... zerfallen -;-0,1 - 3,5 +3,1 -2,8 -3,4
-6,4 |
| 1/2 Portland, 1/z Aluminium 1,8% -1,3 - 3,9 -1,3 --5,5 -3,8
-6,0 |
Aus diesen Zahlenwerten ersieht man, daß in einigen Fällen nicht nur kein Gewichtsverlust
auftritt, sondern sogar eine Gewichtszunahme, offensichtlich infolge von Wasserabsorption,
stattfindet. Unter vergleichbaren Umständen werden Zementmischungen ohne Anteil
an Polyacrylharz sehr stark zerstört. Diese Mischung hat einen sehr geringen Wasserbedarf,
eine hohe Klebfähigkeit zwischen 21 und 28 kgcm'=, im feuchten Zustand eine Zugfestigkeit
bis zu 28 kg;'cm'-' und im trockenen Zustand eine Zugfestigkeit bis zu 60 kg/cm"=.
Darüber hinaus ist ein daraus hergestellter Belag außerordentlich widerstandsfähig
in Molkereigefäßen, Nahrungsmittelbehältern, Abziehanlagen u. dgl. Man bringt die
erfindungsgemäß verwendete Zementmischung dabei auf die Oberfläche auf, nachdem
der ursprüngliche Zement mittels eines stark alkalischen Reinigungsmittels, beispielsweise
kaustischem Soda, Natriummetasilikat, Trinatriumphosphat od. dgl.. von Öl und Schmutz
gereinigt worden und mit verdünnter Säure geätzt, mit einer steifen Drahtbürste
gereinigt und vollständig mit Wasser befeuchtet worden ist. Die Zementmischung wird
dann so eingebracht, daß sie nicht mehr als 1 cm über die Oberfläche vorsteht.
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Aus den vorstehenden beispielsweisen Rezeptzusammensetzungen ersieht
man, daß im allgemeinen ein Anteil an a-2 Gew-ichtsteilen Polyacrylharz zu 150 Gewichtsteilen
Zement besonders gute Ergebnisse liefert. Hält man die Menge des Polyacrylharzes
konstant, dann kann man das Verhältnis von Zement zu Sand ändern, wobei im allgemeinen
das Verhältnis zwischen den Grenzen 300 Teilen Zement zu 100 Teilen Sand
und 100 Teilen Zement zu 300 Teilen Sand schwankt. Verwendet man zusätzlich Ton,
dann liegt dessen Anteil üblicherweise zwischen 3 und 20 Teilen je 150 Teilen Zement.
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Die Widerstandsfähigkeit der erfindungsgemäß verwendeten Zementmischungen
gegenüber 10°/oiger Salzsäure, 10%iger Zitronensäure und 100/0iger Milchsäure in
wäßriger Lösung ergibt sich aus der nachstehenden Tabelle: Nachfolgend sind einige
Vergleichsergebnisse aufgeführt, die mit Proben zweier verschiedener Zementmischungen,
von denen eine ohne Polyacrylharz und die andere mit Polyacrylharz angesetzt war,
angegeben. Die Vergleichsmischungen wurden der Einwirkung von vier verschiedenen
Säuren ausgesetzt.
Jeweils tropfte die Säure über eine 5 - 25 cm
große Oberfläche. Die Säuren wurden ersetzt, wenn etwa ein Drittel verbraucht war.
Nach jeweils 900 ccm wurde die Oberfläche 5mal mit einer Messingbürste abgebürstet.
Der Abrieb wurde in einem Filter gesammelt, getrocknet und gewogen. In der nachstehenden
Tabelle sind die Gewichtsverluste aufgeführt, wie sie sich aus dem abfiltrierten,
getrockneten und zurückgewogenen Teilchen ergeben; Gewichtsverluste, die durch Auflösung
in den verschiedenen Säuren eintraten, sind nicht erfaßt. Die Gewichtsteile sind
in 450 g je 4001 Säure angegeben.
| Säure Portlandzement Zementmischung |
| i mit Polyacrylharz |
| 0,2 n-Schwefelsäure 1,58 0,22 |
| 0,1 n-Milchsäure .. 9,9 0,30 |
| 0,1 n-Salzsäure ... 10,0 0,11 |
| 0,1 n-Zitronensäure 5,3 0,22 |
Aus den in jedem Falle kleineren Werten in der rechten Spalte der Tabelle ist ersichtlich,
daß die Korrosion bei erfindungsgemäß verwendeten Zementmischungen verhältnismäßig
klein ist.
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Es hat sich gezeigt, daß bei der erfindungsgemäßen Verwendung der
Polyacrylharz enthaltenden Zementmischungen auch die Verschleißfaktoren, wie sie
sich bei der Prüfung mit einem Taberschleifapparat, Forschungsmodell, ergeben, weit
kleiner sind als bei Verwendung von üblichen Portlandzementmischungen. Die Vergleichsversuche
wurden an gegossenen Blöcken, die eine Dicke von 0,6 cm und eine Querschnittsfläche
von 22 cmz aufwiesen, durchgeführt. Die Blöcke wurden in einer Taberschleifmaschine
angeschliffen. Ihr Gewicht wurde vor und nach dem Schleifvorgang bestimmt. Die Verschleißfaktoren
wurden entsprechend der Formel
berechnet. Bei einer Belastung von 1000 g wurden die folgenden Verschleißfaktoren
erhalten:
| Portlandzement |
| (2 Teile Sand, 1 Teil Zement) ... 15760 |
| Oxychlorzement ................ 1220 |
| Zementmischung mit Polyacrylharz |
| (150 Teile Zement, 150 Teile Sand, |
| 42 Teile wäßrige Dispersion aus |
| Polyacrylharz, |
| 6 Teile Ton |
| 20 Teile Wasser) . . . . . . . . . . . . . 920 |
Die Zahlenwerte ergeben, daß die erfindungsgemäß verwendete polyacrylharzhaltige
Zementmischung sowohl gegenüber Oxychlorzement als insbesondere auch gegenüber Portlandzement
eine verbesserte Abriebfestigkeit aufweist.