DE1769976A1

DE1769976A1 - Elastische Bodenbelagmassen und Verfahren zur Herstellung von Bodenbelaegen

Info

Publication number: DE1769976A1
Application number: DE19681769976
Authority: DE
Inventors: Leeks Robert Ernest; Demers Alfred John
Original assignee: Borden Inc
Current assignee: Hexion Inc
Priority date: 1966-11-25
Filing date: 1968-08-16
Publication date: 1972-01-13
Also published as: GB1237388A; US3562193A; DE1769976B2; DE1769976C3; FR1587084A

Description

betreffend

Elastische Bodenbelagmassen und Verfahren zur Herstellung ^: · von Bodenbelägen

Die Erfindung betrifft elastische Bodenbeläge. Insbesondere betrifft die Erfindung elastische Bodenbelagmassen, die elastomere Aggregatteilchen sowie ein Bindemittel dafür enthalten. Im ausgehärteten Zustand ist der Bodenbelag dadurch gekennzeichnet, dass er einen festen !'ritt aufweist, jedoch hinreichend elastisch ist, um unter Druck nachzugeben und nach Entfernung der Belastung in die ursprüngliche Form zurückzukehren.

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Bisher wurden Oberflächenbeschichtungen dadurch hergestellt ι dass elastomere Latices mit festen Aggregaten vermischt wurden, die "beim Aushärten harte Oberflächen ergaben^ die zur Verwendung als elastische Bodenbelagmaterialien nicht geeignet waren. Versuche, die Härte bekannter Stoffe durch eine Erhöhung des Gehalts an Kautschukabfallteilchen unter.entsprechender Verminderung des Mineralgehalts des Anteils aus festem Aggregat oder durch Verwendung aliphatischer Erdölfraktionen zu vermindern, hatten nur begrenzten Erfolg· Die Verminderung des Mineralstoffgehalts beeinträchtigte in kritischer Weise die Elastizitätseigenschaften des Produkts, wobei bei deutlich abfallender Härte ein entsprechendes Fachlassen der Elastizität beobachtet wurde, so dass sich unter Druckbelastung eine dauerhafte Deformation ergab.

Durch die Erfindung wird eine zähe elastische Bodenbelagmasse geschaffen, die in ausgehärtetem Zustand die Form beibehält, einer Druekbelastung nachgabt und zur ursprünglichen Form zurückkehrt, wenn die Belastung entfernt worden ist.

Die erfindungsgemässen Bodenbelagmassen enthalten elastomere Aggregatteilchen, z,B· Abfallstücke aus vulkanisiertem Kautschuk, sowie ein Bindemittel aus einem elastoineren Polymerlatex und einem Zusatzmittel, das ein hocharomati3Chea Kohlenwasserstoffkonzentrat der nachfolgend

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beschriebenen Art ist. Die Erfindung betrifft ebenfalls ein Verfahren, zur Herstellung von elastischen Bodenbelägen aus diesen Massen· Die erfindungsgemässen Bodenbelagmassen sind dementsprechend dadurch gekennzeichnet, dass sie elastomere Aggregatteilchen, ein Bindemittel aus einem Polymerlatex, der nach Aushärtung elastomer ist und einem emulgierten hocharomatisohen Öl, das mit dem Polymeren und den Aggregatteilchen verträglich ist, sowie ein/ijpf Hfcrtungsmittel für den latex -c e» enthalten.

Die Aggregatteilchen sind diskrete Teilchen eines elastomeren Materials im gehärteten oder vulkanieiertem Zustand. Die durchschnittliche Teilchengrösse der Aggregate sollte relativ klein sein und es werden die günstigsten Eigenschaften der Bodenbeläge erhalten, wenn diese Aggregatteilohen weniger als etwa 2,5 cm in der gri5asten Dimension und zur Erzielung der besten Ergenisse vorzugsweise im Bereioh von etwa 5— 0,25 mm gross sind· Grössere Aggregatteilchen ergeben leicht ein Gemisch, das schwer verarbeitbar ist und ein rauhes, offenes Gefüge hat, das zur Schwächung der strukturellen "Festigkeit dee Bodenbelags führt. Andererseits haben Aggregatteilchen, deren jfrusse durchschnittlich wesentlich unterhalb 0,25 mm in dir grössten Ausdehnung beträgt, die Wirkung, dass sie das elastische Ansprechen des Systems vermindern, wodurch eine Übirmlssig langsame Erholung nach einer Deformation erfolgt*

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Die elastomeren Aggregatteilchen bestehen vorzugsweise aus Abfallteilen von vulkanisiertem Kautschuk, wie Schleifabfall aus Gummi, Schaumgummiabfall und dgl. wegen der wirtschaftlichen Vorteile, der Verwendung derartiger Stoffe. Die verschiedenen Kautschukaggregatkomponenten können natürliche oder synthetische Kautschuke sein, beispielsweise "Naturkautschuk, Guttapercha, polymerisiertes 2-0hlorbutadien, Butylkautschuk, der ein Gopolymeres von Isobutylen und einem C, - C, ,-Olefin mit mehreren Doppelbindungen _ . wie Isopren darstellt, chlorierter Butylkautschuk, Diennitrilkautschuk, Styrol-Butadien-Kautschuk, der eine Reihe von Copolymeren mit etwa 75 Gew.-$ und 25 Gew.-^ Styrol umfasst, Polyisobutylen, Polybutadien, Polyisopren, Äthylen-Propylen-Copolymere, Polyester, Polysilikone, Polysulfidkautschuke und dgl. Die aufgeführten Stoffe müssen elastomere oder federnde Eigenschaften in gehärteter oder vulkanisierter Form besitzen. Im allgemeinen wurde gefunden, dass mit Styrol-Butadien-Kautschuk oder Naturkautschuk hervorragende Ergebnisse erhalten werden.

Das Bindemittel besteht aus zwei Komponenten, von denen eine ein polymerer latex ist, der dadurch gekennzeichnet ist, dass er bei Aushärtung elastomer ist. Beispiele solcher Polymere sind Butylkautschuk, Äthylen-Propylen-Copolymere, Chloropren, Polyisopren, Polybutadien, Butadien-Nitril-Oopolymere, Styrol-Butadien-Kautschuk, Pfropfpolymere von

* ^3ytadien BAD ORIGINAL

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Naturkautschuk und Polymeren aus Acrylsäureester wie Methylacrylat und Methylmethacrylat und dgl.

Die andere notwendige Komponente des Bindemittels ist ein hocharomatisches Öl als Zusatzstoff, das vorzugsweise sehr gut mit dem elastomeren Latex und den elastomeren Aggregatteilchen verträglich ist. Unter "verträglich" wird im 5all der Aggregate verstanden, dass eine Neigung zum Anquellen dieser Aggregate besteht. Im allgemeinen können alle hocharomatischen Konzentrate verwendet werden, die mit dem Latexpolymeren verträglich sind und die Aggregatteilchen ebenfalls anquellen, jedoch ist ein Material hoher Viskosität am besten geeignet. Bevorzugt sind Öle mit einer Viskosität von mehr als 100 Sek.3.U. bei 98,9°C und der Dichte bis zu 12 API⁰. Ein Öl mit einer Viskosität von mehr als 2000 Sek. S.U. bei 98,9°C wurde als sehr geeignet gefunden. Der Erweichungspunkt des Konzentrats sollte im Bereich von etwa 43 - 49°0 liegen. Der Aromatengehalt des Öls ist extrem hoch (vorzugsweise über 50 ^), obwohl naphthenisohe Kohlenstoffatome und paraffinische Kohlenstoffatome im Harz im beschränkten Ausmass vorhanden sein können. Das Öl kann bis zu etwa 4 ^c/'° Asphalthene enthalten, jedoch brauchen diese nicht notwendig vorzuliegen und es werden tatsächlich die besten Ergebnisse erhalten, wenn Asx)halthene nicht im Öl vorliegen. Man nimmt an, dass die Asphalthene die gewünschten Eigenschaften der federnden ßodenbelagmassen beeinträchtiget} jedoch können handels-

BAD ORiGlNAL

übliche aromatische Öle gemäss der genannten Definition bis zu 4 $ Asphaltene enthalten. Ebenfalls können im Öl polare Verbindungen in Mengenverhältnissen bis zu etwa 35 Gew.-^ vorliegen, die aus heterocyclischen Molekülen mit ein oder mehreren Sauerstoff-, Stickstoff- doder Schwefelatomen je Molekül enthalten.

Das Öl wird im allgemeinen als Nebenprodukt bei der Raffinierung von paraffinischen rohen Leichtölen erhalten. Dieses wird durch Extraktion aus einer im Vakuum destillierten Fraktion entfernt, wobei das gereinigte Schmieröl aus dem Rohöl zurückbleibt. Die beschriebenen Öle sind unter den Handelsbezeichnungen "Sundex", "Califlux", "Mobilsol", "Dutrex" usw., im Handel, wobei verschiedene Zahlen die verschiedenen erhältlichen Fraktionen des aromatischen Öls angeben.

Wenn die Bodenbeläge hergestellt werden, werden das Bindemittel und die Aggregatteilchen vermischt und auf trockene Oberflächen aufgebracht, die mit den federnden Bodenbelagmassen belegt werden sollen· Das Gemisch wird vorzugsweise auf die Substratfläche mit üblichen Verfahren zur Aufbringung von Pflasterbelägen aufgebracht und kann so bearbeitet werden, dass eine glatte oder unregelmässig texturierte Oberfläche gebildet wird. Bei VersuchsInstallationen wurde gefunden, dass vorzugsweise die Dicke etwa 2,5 cm nicht übersteigen sollte, damit die beate Rückfederung

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erhalten wird,

Härtungsniittel tind/oder organische Besehleuniger für dao Polymere werden mit dem Bindemittel bei der Herstellung der Bodenbeläge verwendet. Hierzu gehören Salze von Säuren (wobei deren wässrige Lösung einen pH-Wert unter 7 aufweist.) und Oxyde von mehrwertigen Metallen und Schwefelverbindungen wie z.B. Zinkoxyd, Magnesiumoxyd, Bleioxyd,üetraäthylthiuramdisulfid und dgl.

Andere Zusätze, deren Vorzüge an sich bekannt sind, können Sta bilisatoren gegen Oxydation und Licht umfassen, die eine Oxydation und den Abbau des elastomeren Materials verhindern, wie z.B.. Phenyl-ß-naphthylamin und alkyliertes j3isphenol und andere Stoffe für diesen Zweck· Farbstoffe können dem Gemisch zugegeben werden in-Form von Pigmenten, vorzugsweise zusammen mit dem Bindemittel. Ebenfalls können zur Verstärkung Mineralfasern und zusätzliches Wasser zur leichteren Handhabung dazu gegeben werden, wenn das Bindemittel vorbereitet wird.

Das Gemisch aus Bindemittel und Aggregatteilchen wird auf eine trockene Grundfläche wie Beton aus Portlandzement, Asphalt zement, Holz und ganz allgemein jedes Material* auf das ein feuernder Bodenbelag aufgebracht werden kann zur Verwendung als Laufbahn, Spielplatz, Tennisplatz, GoIfplatζ_s Boxarena, sportplatz oder Gehweg, —

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Es wurde gefunden, dass die federnden Bodenbeläge nach dem richtigen Trocknen und Härten die besten Ergebnisse bringen, wenn die Schicht eine Dicke im Bereich von 5 bis 15 mm aufweist. Bodenbeläge von weniger als 2,5 mm Dicke enthalten nicht genug wirksames Material und ergeben daher nicht die gewünschte erforderliche Rückstellkraft.

Die Aussenfläche der Bodenbeläge kann mit einer Versiegelung des Bindemittels beschichtet werden, in das . · fein vermahlene Teilchen des genannten Aggregatmaterials eingemischt sein können, was aber nicht das gleiche Material zu sein braucht, das in d.er Grundmasse des Bodenbelags enthalten ist«

In den beigefügten Zeichnungen stellt Pig.1 d/en federnden Bodenbelag im Querschnitt dar. Pig,2 stellt einen federnden Bodenbelag im Querschnitt zusammen mit einer Oberflächenbeschichtung dar. Beide Piguren erläutern den elastischen Bodenbelag auf einer Grundfläche·

Gemäss Pig,1 bildet die Aggregate 1 die diskontinuierliche Phase im Bindemittel 2. Die Bezeichnung 5 bezeichnet eine Grundfläche, auf die der Bodenbelag aufgebracht wird. Die Oberflächenbeschichtung ist am besten aus Pig.2 zu entnehmen, wobei die Zwischenschicht 3 das Gemisch aus den Aggregaten 1 und dem Bindemittel 2, das den Bodenbelag bildet, von der Oberflächenbeschichtung 4 trennt.

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Die Mengenverhältnisse werden in den folgenden Tabellen angegeben, wobei die empfohlenen Mengenbereiche der Komponenten in den Spalten angegeben sind, die den optimalen Mengenbereich angeben und zur Erläuterung eine Spalte angegeben ist, wobei der Wirkungsgrad gemäss der Erfindung vermindert wird. Die Mengenverhältnisse der Materialien im federnden Bodenbelag, sind in Tabelle I angegeben.

Tabelle I

Aggregat

■!Flüssiges Bindemittel

G-ew.-Teile .je 100 Teile Aggregatteilchen Beispiel Empfohlen

100 100

50 - 250

100 - 200

Die Zusammensetzung des Bindemittels geht aus Tabelle II hervor,

Tabelle II

Aroxiiatischec Oi

Jiiiantomerer Late:
(Feststoffe)

Gew.-Teile .je 100 Teile Öl

100

30 - 100

100

40 - 70

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Der latex ist vorzugsweise eine Elastomerendispersion in Wasser, die in an sich bekannter Weise leicht hergestellt v/erden kann oder handelsüblich ist.

Die Emulsion des hocharomatischen Öls wird durch bekannte Emulgierungsverfahren in Wasser hergestellt, wie sie bei der Herstellung von äeifenemulsionen von Asphalt verwendet werden. Die Emulsion wird vorzugsweise anschliessend stabilisiert und durch Zugabe von Stabilisatoren und iintschäumungsmitteln, die industriell gebraucht \tferden, entschäumt.

Diese G-rundemulsion wird weiter duiiiiZumischen des Late>:, von Pigmenten, Füllstoffen und dgl. modifiziert. Das emuigierte Gemisch bleibt über eine Zeitspanne von wenigstens 6 Monaten flüssig.

Inerte anorganische Stoffe können mit Vorteil in Kombination mit den elastomeren Aggregaten als füllstoffe verwendet werden. Bis zu etwa 50 Gew.-^ des gesamten Mengenanteils des Aggregats kann aus Füllstoff bestehen. Diese

Füllstoffe können aus zermahlenem Stein, Siliciumdioxyd *

in Form von Sand und anderen ähnlichen mineralischen Stoffen sowie aus faserartigen Füllstoffen, wie Asbest, bestehen· Je höher die Mengen dieser inerten Füllstoffe sind, die zu den Bodenbelagmassen zugefügt v/erden, desto härter oder fester ist im allgemeinen der erhaltene Bodenbelag.

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Die Erfindung wird anhand der folgenden Beispiele 'näher erläutert, -wobei Mengenverhältnisse in Gew.-Teilen angegeben sind, falls nichts anderes erwähnt ist.

üeis-piel 1

Aromatis ehe, O!emulsion

Ilatei-ial Dutrex 998¹ Harzseifenlösung anionischer Stabilisator Wasser

Gew·	-Teile
62	to
19	,8
2	\|8
15

100,0

Dutrex 998 ist ein hocharomatisches Öl mit einer Viskosität mit 2 44-3 SeIc. S.U. bei 98,9°0, einem Asphaltengelialt von 0 und einem Aromatengelialt von 65,3 f°·

Pigmentdispersion

Material . Gew.-Teile

10 yö Tonpaste 21,8

Wasser 30,4

Pigment (iäisenoxydrot) 26,6

Anionischer Stabilisator 2,7

Ilineralfüllstoff 18,5

IOOjO

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Bindemittel, fertig

Material

Aromatische Ölemulsion Pigmentdispersion Elastomerer Latex Ant i oxydant i en

Härtungsmittel (Zinkoxyd)

Gew.-Teile	,0
45	»3
25	,6
27	,1
1
1

100,0

Das fertige Bindemittel gemäss Beispiel 1 wurdo mit Kautschukabfallteilchen vermischt uowie mit anderen Komponenten in den genannten Mengenverhältnissen:

Material

A. Flüssiges Bindemittel (55 i° Feststoffe) Kaut schulet eil ch en 1,5 mm feines Steinmehl

100,0

B, Flüssiges Bindemittel

(55 ^ Feststoffe) 60,0

Kautschukteilchen, 1,5 mm 4OtO

Gew.-Teile	> ^r-
67	»3
26
6

100,0

0. Flüssiges Bindemittel

(55 ',ό Feststoffe) 150, ο

Kaut schulet eil ch en, 1,5 mm ^;>ü,o

feiner Eeifcna'brieb ];', 0

109883/0085 ^UH1'°

Die Gemische wurden als Bodenbeläge auf trockene Flächen Von Zement, Holz und zermahlen'em Gestein in einer Trockendicke zwischen 6,3 und 21,8 mm aufgebracht.„ Die Hasse B bildete den weichesten und am "besten federnden Bodenbelag, wenn deren Dicke im Bereich von 10,3 bis 15|4 mm lag. Die Masse G war fester und Masse A war die härteste Masse· Unter 2,5 Dim Dicke waren alle Massen einschliesslich Masse B hart und oberhalb 19 mm Dicke waren sie übermässig weich.

Beispiel 2

Die Bodenbelagmassen gemäss Beispiel 1 wurden hergestellt unter Verwendung der elastomeren polymeren Latices, die in der Beschreibung genannt wurden, als Ersatz für das Polychloropren in den genannten Mengenverhältnissen. Es wurden ähnliche Ergebnisse wie gemäss Beispiel 1 erzielt.

Beispiel 3

Bodenbelagmassen gemäss Beispiel 1 wurden hergestellt, v/obei andere aromatische Öle anstelle von Dutrex in den genannten Mengenverhältnissen verwendet wurden. Bei der Vollendung von Öl mit niedriger Viskosität wurde der Bodenbelag schwächer, ubermauaig v/eich und hatte eine geringere

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-H-

Erholungsfähigkeit. Bei Verwendung eines Öls hoher Viskosität mit einem Aliphatengehalt von 50 \Ό und mehr war der Bodenbelag übermässig fest und ermangelte der Zähigkeit. Die Federkraft war wesentlich geschwächt mit ansteigendem Gehalt an Aliphaten.

Beispiel 4

CO OO OO CO

O O CJI

Die Vorteile des aromatischen Öls als Zusatzmittel ergeben/ sich aus der folgenden Vergleichstabelle, wobei
die Bruchdehnung von Bodenbelägen gemessen wurde, die
gemäss Beispiel 1 hergestellt wurden, zum Vergleich mit
in gleicher Weise hergestellten Bodenbelägen unter Verwendung einer gleichen Menge aliphatisches Öl anstelle des
aromatischen Öls·

Bruchbelastung

0,25

0,28

0,47 0,56 7,03 8,4 9,35 11,2

11,7

14,06

18,8

Aliphatisohes Öl
Bruchdehnung j»

25

50

100

500 max.

Aromatisches Öl Bruchdehnung fo

100 200 400

550

900

3500 max.

= Bruch

* ι

Die Verwendung des- aromatischen Öls ergab eine grössere■Elastizität und ein-wesentliches zäheres Material bei cinc::i überlffegeiien Produkt.

Pat ent anspräche

109883/00 5 6 bad

Claims

8 MÜNCHEN 90

7699/0 SCHWEIGERSTRASSE 2

SSOSSl

TBLBGRAMMADRBSSl: PROTSOTPATSNT MÖNCHEN

1A-3A 964

Patentansprüche

:' 1«, Elastische Bodenbelagmasse, gekennzeichnet durch einen Gehalt an elastomeren Aggregatteilchen, einem Bindemittel aus einem Polymerlatex, der bei Aushärtung elastomer ist sowie einem emulgierten hocharomatischen Üi, das mit dem Polymeren und den Aggregatteilchen verträglich ist, und einem Härtungsmittel für den Latex.
2. Bodenbelagmasse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Polymere des latex ein Butylkautschuk, ein Üthylen-Propylen-Oopolymeres, Polychloropren, Polyisopren, Polybutadien, Butadien-Nitril-Oopolymeres, ein Styrol-Butadien-Kautschuk, ein Pfropfpolymeres von Naturkautschuk oder ein polymerer Acrylsäureester ist, die Aggregatteilchen aus natürlichem oder synthetischen Kautschuk bestehen und-das aromatische 0'· ein Nebenprodukt eines Raffinationsprodukts aus rohen paraffinischem Leichtöl mit bis zu ;>5 G-ev/.-yo polaren Verbindungen und einen Aromatengehalt von 50 ^eyo oder mehr mit einer Viskosität von mehr als 100 Sek. 3.U. bei y8,9°C und einer API-Dichte bis zu 12, das Härtungsmittel ein saures Salz ist, wobei die Masse ein inertes anorganisches Material als Füllstoff enthält.

BAD ORsGiNAL

109883/0055 . —
3. Bodenbelagmasse nach Anspruch 1, dadurch g e k e η n- -_Z-je_i.jc h η e t, dass sie in ausgehärtetem Zustand mit einem gehärteten elastomeren Polymerlatex "beschichtet ist·

■ ' . ■ ■ y
4. Bodenbelagmasse nach Anspruch 3_f dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung aus Polymerlatex feingemahlene, gehärtetieoder vulkanisierte Blastonerteilchen enthält. ·
5. Bodenbelagmasse nach Anspruch 2, dadurch g e k e η nzeichnet, dass der Polymerengehalt des latex aus Polychloropren besteht, das Härtungsmittel Zinkoxyd ist, die Menge an Bindemittel im Bereich von 50 bis 250 Gew.-Teilen je 100 Gew.-Teilen Aggregatteilchen beträgt und die Menge des Polychloropren im Bereich von 30 bia 100 Gew.-Teilen je 100 Gew.-Teilen des aromatischen Öls liegt·
6. Bodenbelagmasse nach Anspruch 5, dadurch g e k β η n-

z e i ch η e t, dass sie im trockenen Zustand bis zu 2,5

und
cm Dicke aufgetragen ist,/dass sie mit einem Polymerlatex, der nach der Aushärtung elastomer ist und ein Härtungsmittel sowie feiiivermahlene, gehärtete oder vulkanisierte Blaatomerteilchen enthält· beschichtet iat#
7. Verfahren zur Herstellung eines Bodenbelege aus dta Bodenbelagmassen nach Anspruch 1 bis 6, dadurch g β k β ri nzeichne t, dass man einen Polymerlatex, der nach

Aushärtung elastomer ist, mit einem emulgierten hocharoma tischen Öl, das mit dem Polymerlatex und Aggregatteilchen verträglich ist, zu einem Bindemittel vermischt, mit dem Bindemittel gehärtete elastomere Aggregatteilchen einer durchschnittlichen Teilchengrösse von weniger als etwa 2,5 cm in der grössten Dimension und ein Härtungsmittel für den Polymerlatex einmischt und die erhaltene Bodenbelagmasse als Schicht auf eine Grundfläche aufbringt und aushärten lässt.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass man die Bodenbelagmasse mit einem Polymerlatex, der nach Aushärtung elastomer ist und ein Härtungsmittel sowie feinvermahlene, gehärte oder vulkanisierte Blastomerteilchen enthält, beschichtet und die Beschichtung aushärten lässt*

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