DE1720164C3 - Verfahren zur Herstellung einer Überzugsschicht auf Basis von Polyepoxid und Bitumen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Überzugsschicht durch Auftragen eines härtbaren Gemisches aus Polyepoxid, einer Phenolkomponente, Bitumen und einem Aminhärtungsmittel für das Polyepoxid auf einem Träger. Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich besonders für Straßen sowie Start- und Landebahnen von Flughäfen, um einen guthaftenden, rutschfesten Belag ausreichender Festigkeit and Flexibilität sowie Beständigkeit gegenüber Treibstoffen und Lösungsmitteln herzustellen.

Aus der GB-PS 9 50298 sind Oberzugs- und Dichtungsmassen bekannt, die aus einem Gemisch von a) einem Polyepoxid mit einem Molekulargewicht von 250 bis 900; b) einem alkylsubstituierten einwertigen Phenol und c) einem bituminösen Material bestehen.

Diese Massen sind kalthärtend und enthalten zusätzlich einen Härter für das Polyepoxid in Form eines aliphatischen oder cycloaliphatisch Amins bzw. Fettsäureamiden. Die mit diesen Massen erhaltenen Festigkeitswerte sind in vielen Fallen nicht zufriedenstellend.

Aus der G Β-PS 9 50299 sind Polyepoxidmassen zur Bodenverfestigung oder zur Verfestigung von Fasermaterial bzw. zur Oberflächenbeschichtung bekannt, die neben einem Polyepoxid ein Phenol und ein niederviskoses aromatisches Erdöldestillat bzw. einen niederviskosen aromatischen Extrakt eines Erdölextrakts und ein Addukt eines Härters für das Polyepoxid mit einer Carbonsäure enthalten. Es handelt sich also dabei nicht um Massen auf der Basis von Bitumen.

Aufgabe der Erfindung ist nun die Herstellung von Überzugsschichten, die sich durch besonders gute Festigkeitseigenschaften und günstige Verarbeitbarkeit auszeichnen.

Die Erfindung geht aus von der Auftragung eines härtbaren Gemisches aus einem Polyepoxid, einer Phenollcomponente, Bitumen und einem Aminhärtung»' mittet für da» Polyepoxid. Die erflndungsgemiO gestellte Aufgabe wird dadurch gelöst, dafl man 30 bis 50 Gew.-Teile Polyepoxid und ein niederviskoses aromatisches Erdöldestillat oder einen niederviskosen aromatischen Extrakt eines Erdöldestillats mischt und diesem Gemisch eine Mischung aus 8 bis 15 Gew.-Teilen der Phenolkomponente 8 bis 25 Gewr-Teilen eines Verschnittbitumens aus einem Destillationsbitumen mit einer Penetration zwischen 80 und 200 bei 25°C und einem niedervidcosen aromatischen Extrakt eines

s Erdöldestillats sowie einem Addukt aus 5 bis 12 Gew.-Teilen eines Amins und 8 bis 15 Gew/Teilen Naphthensäure als Härtungsmittel zusetzt, wobei der Gesamtanteil an Erdöldestillat oder Extrakt 8 bis 25 Gew.-Teile beträgt, und die erhaltene Reaktionsmischung auf die zu überziehende Unterlage aufbringt und aushärten läßt

Als Polyepoxid kann man erfindungsgemäß ein solches mit durchschnittlich mehr als einer Epoxygruppe im Molekül anwenden, welches ungesättigt oder gesättigt, aliphatisch, cycloaliphatisch, aromatisch oder heterocyclisch sein kann. Es kann ferner als Substituenten z.B. Chloratome oder Hydroxylgruppen tragen. Bevorzugt werden Polyepoxide mit einen M&'.TftuIargewicht von unter 1200, vorzugsweise unter 600.

Besonders bevorzugt werden solche aus Epichlorhydrin und Bisphenol A (2^-Bis-(4-hydroxyphenyl)-propan), einem Novolak oder Glycerin, speziell geeignet sind flüssige Polyglycidäther von Bisphenol A mit einem Epoxyäquivalent zwischen 175 und 21Q.

Bei den erfindungsgemäß angewandten Phenolkomponenten kann es sich um solche in m- oder p-Stellung substituierte handeln, wie
Kresol, Dioctylphenol,
PentadecylphenoLHeptylditetradecylphenol,

2^-Bis-(4-hydroxyphenyl)propan,

22-Bis-(4-hydroxy-2-decyIphenyl)-butanund
Tritetradecylphenol

handeln. Bevorzugt werden Kresylsäuren.
Das niederviskose aromatische Erdöldestillat oder der niederviskose aromatische Extrakt eines Erdöldestillats und das Bitumen sind so zu wählen, daß die erhaltene Masse gleich nach dem Vermischen eine Viskosität von nicht über 800 P (200 s S.T.V.-Standard Teer Viskosimeter) bei 25° C hat Geeignete aromatisehe Komponenten sind beispielsweise Furfuralextrakte von schweren katalytisch gecrackten Umlaufölen, Kerosinextrakte mit etwa 74 Gew.-% Aromaten, leichte katalytisch gecrackte Rücklauföle oder niederviskose aromatische Extrakte von Schmierölen. Bevorzugt sind Extrakte mit einer Viskosität zwischen 40 und 60s Redwood I bei 60⁰C.

Als Bitumen wird ein Verschnittbitumen aus einem Destillationsbitumen mit einer Penetration zwischen 80 und 200 bei 25* C und einem niederviskosen aromati* sehen Extrakt eines Erdöldestillats verendet. Destillationsbitumen ist ein gegebenenfalls mit Luft verblasener Rückstand aus der Destillation von Rohöl. Bevorzugt wird ein Verschnittbitumen aus einem Destillationsbitumen mit einer Penetration von 90 bis 110 bei 25" C und

« einem niederviskosen aromatischen Extrakt eines Erdöls mit einer Viskosität von 50 s Redwood I bei 60"C

Naphthensäure und Phenolkomponente verbessern die Verträglichkeit und ermöglichen dem Polyepoxid,

μ mehr Bitumen und niederviskoses aromatisches Erdöldestillat oder Extrakt aufzunehmen.

Als AmIn für das Addukt mit einer Naphthensäure, welches als Härtungsmiliel für das Epoxid bei den erfindungsgemäß herzustellenden Überzugsschichten

6j dienen soll, bevorzugt man aliphatlsche Polyamine; geeignete Amine sind

Diethylamin, Äthylendiamin,
Diäthylentriamin, Hexamethylentetramin,

10

15

20

25

30

2,4-Dmmono-2-met;hylpentan,
Piithylaminopropylamin und
N-(2-AminoäthyI)-piperaz;in,
Besonders bevorzugt wird Piathylentriamin,

Die Adduktbildung zwischen dem Amin und der Naphthensäure dürfte zwischen dem Wasserstoff der Carboxylgruppe und den freien Elektronen am Aminstickstoff erfolgen. Da die Naphthensäure und das Amin bei Raumtemperatur vorgemischt werden, kommt es zu keiner Amidbildung. Das Addukt ist gut lagerfähig.

Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens kann man der Masse auch übliche inerte Zuschlagstoffe einarbeiten, deren Menge vorzugsweise zumindest 50 Gew.-%, beispielsweise 75 bis 100 Gew.-% beträgt

Die erfindungsgemäß herzustellende Oberzugsschicht kann recht dünn, aber auch recht dick sein, nämlich zwischen 1,5 und 12 mm. Nach der Erfindung kann das härtbare Gemisch auf Beton, Asphalt, Asbest, Metall, insbesondere Stahl, oder Holz aufgetragen werden. Mit Füll- oder Zuschlagstoffen versetzte härtbare Gemische ergeben nach dem erfindungsgemäßen Verfahren besonders rutschfeste Überzüge, die gegenüber Lösungsmitteln und Treibstoffen beständig sind. Die Zuschlagstoffe können zu einem beliebigen Zeitpunkt in die aufzutragende Masse eingearbeitet werden oder sie werden erst auf die Oberfläche der nocht nicht ausgehärteten Schicht aufgetragen und eingepreßt Dies gilt insbesondere für den Straßenbau, wo man mit Schichtstärken von 1 bis 10 cm rechnet und Split als Zuschlagstoff mit einer Größe bis herunter zu etwa 03 mm anwenden kann. Für ein oberflächliches Besanden werden besonders harte und abriebfeste Stoffe mit einer Körnung zwischen zeir.entfein und etwa 5 mm angewandt wie Sand oder Gesteinsmehl.

Abgesehen von dem oben erwähnte- Anwendungsgebiet des Straßenbaus läßt sich das erfindungsgemäße Verfahren auch zur Herstellung von Dachbelägen, Umhüllungs-, Dicht- und Imprägniermaterial, zum Beschichten von Rohren, Holz- und Metallteilen, zum Ausgießen von Dehnungsfugen, z. B. zwischen Betonplatten oder für Laminate, insbesondere Glaslaminate, verwenden. Die erfindungsgemäß aufgebrachten Schichten härten bei Raumtemperatur. Erhöhte Temperatur beschleunigt die Aushärtung.

Die Erfindung wird an folgendem Beispiel näher erläutert.

Beispiel
Masse A

40 Gew.-Teile eines aus Epichlorhydrin und Bisphenol A hergestellten Polyepor.ids, Epoxyäquivalent zwischen 175 und 210, und 10 Gew.-Teile aromatischer Extrakt eines Schmieröls, Viskosität 50 s Redwood I 60° C, wurden gemischt.

Masse B

11 Gew.-Teile Naphthensäure und 11 Gew.-Teile Kresylsäure wurden 20 Gew.-Teilen Verschnittbitumen zugesetzt, welches aus 60 Gew.-Teilen Destillatbitumen, Penetration zwischen 90 und 110 bei 25°C, und 40 Teilen Extrakt nach Masse A bestand, und das Ganze bis zur klaren Lösung gerührt In diese wurden dann 8 Gew.-Teile Diäthylentriamin eingerührt.

Masse C

50 Gew.-Teile der Masse A und 50 Gew/Teile der Masse B wurden gemischt und auf eine Unterlage wie Asphalt oder Beton bei Umgebungstemperatur aufgetragen, wo sie rasch aushärtete und eine feste flexible rutschfeste Oberfläche ergab, die im wesentlichen beständig war gegenüber Witterungseinflüssen, starken Beanspruchungen durch Verkehr, Treibstoff und Lösungsmitteln.

Die Massen A und B wurden hinsichtlich ihrer Lagerfähigkeit untersucht und die Ergebnisse in der Tabelle zusammengestellt

Tabelle

35

40

45

50 Lagerungszeit
bei 40°C

Viskosität s Masse A

Masse B

Zu Beginn

3 Tage
44 Tage
15 Wochen

GB-PS 950298

7,2

9,4

9,4

10,4

8,0 8,0

8,8

GB-PS 950299

härtet über Nacht, muß daher sofort verarbeitet werden (Polyepoxid + Kresol vorgemischt)

zu Beginn
nach 14 Tagen nach 15 Wochen

Viskosität s

>30 >200

Durch Lagerung wird die Viskosität der im erfindungsgemäßen Verfahren verwendeten Massen und die physikalischen Eigenschaften der Überzüge nur geringfügig beeinflußt Die Überzüge waren nämlich bei allen Versuchen bei einer Materialstärke von 1 mm fest und flexibel. Die Viskosität wurde mit dem Standard-Teer-Viskosimeter bei 25° C in einem 10 mm Becher nach dem IF-Verfahren 72/58 (Mod) bestimmt

Vergleicht man das System nach der GB-PS 9 50 299 hinsichtlich der Lagerfähigkeit, so ergibt sich, daß das Vorgemisch aus Polyepoxid und Kresol nach etwa 15 Wochen so hoch viskos war, daß es nicht mehr verarbeitet werden konnte. Auch Versuche, aus dieser Masse doch noch eine Beschichtung zu erhalten, ergab ein völlig unzureichend gebundenes thermoplastisches Material, welches praktisch unverwertbar war.

Vergleicht man die wie oben erhaltenen Schichten mit Schichten, wie man sie nach GB-PS 9 50 298 erhält, so ergeben sich hinsichtlich der Festigkeitswerte beträchtliche Unterschiede, wie aus folgender Aufstellung hervorgeht:

55

	Zugfestigkeit	Bruchdehnung
	kg/cm2	%
Erfindungsgemäß	>100	60-70
(Mittel aus mehreren
Versuchen)
Erfindungsgemäß	112	63
(Beispiel)
GB-PS 9 50 298
Beispiel 1	55	50
Beispiel 11	45	30

Daraus geht eine beträchtliche Überlegenheit der erfindungsgemäß hergestellten Schichten hervor

Claims (1)

1. Patentanspruch?

   Verfahren zur Herstellung einer Überzugsschicht durch Auftragen eines härtbaren Gemisches aus einem Polyepoxid, einer Phenolkomponente, Bitumen und einen Aminhärter für das Polyepoxid auf einen Träger, dadurch gekennzeichnet, daß man 30 bis 50 Gew--Teüe Polyepoxid und ein niederviskoses aromatisches Erdöldestillat oder einen niederviskosen aromatischen Extrakt eines Erdöldestillats mischt, diesem Gemisch eine Mischung aas 8 bis 15 Gew.-Teilen der Phenolkomponente, 8 bis 25 Gew.-Teilen eines Verschnittbitumens aus einem Destfllationsbitumen mit einer Penetration zwischen 80 und 200 bei 25°C und einem niederviskosen aromatischen Extrakt eines Erdöldestillats sowie einem Addukt aus 5 bis 12 Gew.-Teilen Amin mit 8 bis 15 Gew.-Teilen Naphthensäure als Härtungsmittel zusetzt, wobei der Gesamtanteil an Erdöldestillat oder Extrakt 8 bis 25 Gew.-Teile beträgt, und die erhaltene Reaktionsmischung auf die zu überziehende Unterlage aufbringt und aushärten läßt