DE1945040C3

DE1945040C3 - Überzugsmittel

Info

Publication number: DE1945040C3
Application number: DE19691945040
Authority: DE
Inventors: Karl Dr.rer.nat. 7000 Stuttgart Krenkler
Original assignee: Lechler Chemie GmbH
Current assignee: Sika Holding GmbH
Filing date: 1969-09-05
Publication date: 1976-11-18

Description

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Die rostschützenrien Eigenschaften von Portlandzement sind seit vielen Jahrzehnten bekannt Durch diese wurde erst der Stahlbeton möglich, bei welchem Stahlarmierungen im Zementbeton eingebettet und durch die Wirkung des Zements ohne sonstigen Schutzanstrich da-jerhaft gegen Rost geschützt sind

Die rostschützende Wirkung des Zements wird auf das bei der Hydration sich abspaltende Calciumhydroxyd zurückgeführt welches einen hohen pH-Wert von 12 und mehr im Innern des Zementsteins verursacht Bei pH-Werten von 9 und höher findet aber bekanntlich keine Rostung mehr statt.

Man hat die rostschützende Eigenschaft von Zement auch dazu benutzt, aus diesem rostschützende Oberzugsmittel für Stahlteile und Stahlkonstruktionen herzusteilen. Diese Mittel bestehen in ihrer einfachsten Form aus einer Suspension von Zement in Wasser, einer sogenannten »Zementschlämme«, die im Streich- oder mittels anderer Verfahren auf den zu schützenden Stahl aufgetragen wird. »Zementschlämmene sind z. B. aus der USA-Patentschrift 26 00 018 bekannt

Da solche Schiämrranstriche wegen der hohen Verdunstungsgeschwindigkeit des Wassers sehr schnell trocknen, der Wasserbedarf des Zements wegen der langsam verlaufenden Hydratation sich aber auf lange Zeit erstreckt, werden solchen Schlämmen ricisiens wasserzurückhaltende Stoffe, wie z. B. hydrophile Kolloide, Soda und Calciumchlorid zugesetzt.

Es ist auch bekannt. Kuns.v.off-Dispersionen zuzugeben, weil dadurch eine zusätzliche Bitici-ng des Zements erreicht und ein unerwünschtes Abi.iehler

Überzugs verhindert werden kann. So ist aus der USA.-Patentschrift 31 49 086 ein Korrosionsschutzmittel bekannt, das aus einer Suspension von Zement in einer Auflösung von chlorsulfoniertem Polyäthylen besteht

Weiterhin ist bekannt, Zementpuiver als Füllstoff Anstrichmitteln auf der Grundlage gelöster und/oder reaktionshärtender Bindemittel ganz oder teilweise an Stelle sonstiger Mineralmehle zuzusetzen.

Die rostschützende Wirkung von Zement in Überzugsmitteln ist jedoch nicht so wirksam wie bei der Einbettung von Stahl in Beton, sondern vielfach unbefriedigend. Man kann sogar beobachten, daß solche Überzüge keine rostschützenden Eigenschaften haben, sondern zum Teil sogar rostfördernd wirken. Damit hängt es zusammen, daß Überzüge aus Zementschlämmen und zementhakigen Anstrichstoffen nur in begrenztem Umfang bzw. in Sonderfällen als Rostschutzmitte! angewandt werden.

Durch die Erfindung werden die rostschützenden Eigenschaften zementhaltiger Überzugsmittel entscheidend verbessert Diese besteht darin, daß man an Stelle üblichen Portlandzements, der bekanntlich aus einer Mischung von e:wa 94 bis 95°/oZementklinkermehl und etwa 5 bis 6% Gips besteht. Zementklinkermehl ohne Gipszusatz verwendet, wobei das Zementklinkermehl nicht mehr als 03% SCh enthält

Die bessere Rostschutzwirkung von Zementklinkermehl hängt offenbar damit zusammen, daß der hohe Gipsanteil des üblichen Portlandzements in solchen Überzugsmitteln die an sich rostschutz ende Wirkung des Zements schwächt bzw, daß er sogar rostfördernd wirkt Daß Gips als solcher die Rostung begünstigt, ist jedem Baufachmai η schon dadurch bekannt, daß Nägel und Dübel in feuchtem Gipsputz besonders stark resten.

Überzugsmittel, die durch Einbringen von durch Hydratation härtendem Zement in organische Lösungen von bituminösen oder harzartigen Bindemitteln erhalten werden, sind aus der britischen Patentschrift 8 22 449 bekannt An Hand eines Vergleichsversuchs konnte jedoch gezeigt werden, daß Überzugsmittel unter Verwendung von Zementklinkermehl ohne Gipszusatz mit einem Gehalt von nicht über 0.5% SOi solchen Überzugsmitteln überlegen sind, die Portlandzement enthalten.

Im Innern von Beton ist die rostfördernde Wirkung des Gipsanteils im Zement dadurch kompensiert, daß der erhärtete Zement a!s Reaktionsprodukt de· Zememhydratation eine bedeutende Mengt Calciumhydroxyd enthält, welches infolge seines hohen pH-Werts die Rostbildung verhindert.

Dies ist anders bei zementhaltigen Überzügen auf Siaiii. Bei ihrer geringen Schichtdick? ««>ⁿ mei« weniger als I mm dauert es nicht lange, bis das rostschützende Calciumhydroxyd durch die Einwirkung der Luftkohlensäure in Calciumcarbonat umgesetzt ist, wobei der pH-Wert sinkt und die P.ostschutzwirkung aufgehoben wird

Erfindungsgemäß kann men die Dauer der rostschützenden Wirkung des Klinkernrshls dadurch steigern, daß man grob gemahlenes Klinkermehl verwendet oder eine Mischung aus einem Mehl üblicher Zementfeinheit und einem Mehl, das überwiegend aus der Kornfraktion zwischen 40 und 100 μ besteht

Die bessere Wirkung einer gröberen Körnung ist darauf zi-Ockzuführen daß es bei gröberen Teilchen jahrelang dauern kann, bis der HydratationsprozeO bis zum Kern vordringt und dann die Abspaltung von Cdi-

ciumhydroxyd aufhört. Bei sehr feinen Klinkerteilchen dagegen erfolgt die Hydratation und damit die Abspaltung von Calciumhydroxyd rascher.

Durch die Verwendung eines hohen Anteils grober und damit langsam hydratisierender Kiinkerteilchen wird nämlich vermieden, daß die Luftkohlensäure dünne Zementüberzüge rasch durchdringt und dadurch das rostschützende Calciumhydroxyd zu unwirksamem CaI-ciumcarbonat umgesetzt wird. Es kann auf diese Weise über lange Zeit hinweg neues Calciumhydroxyd entstehen und der Rostschutz gewährleistet bleiben.

Die rostschützende Wirkung des Zementklinkermehls kann erfindungsgemäß auch durch die Verwendung einer geeigneten chemischen Zusammensetzung beeinflußt bzw. gesteigert werden. Das rostschützende Calciumhydroxyd entsteht nämlich nur bei der Umsetzung von Tri- und Dicalciumsilicat mit Wasser. Die beiden anderen Zementmineralien Aluminat und Aluminat-Ferrit spalten kein Calciumhydroxyd ab, wobei das Aluminat sogar einen Τ?.Γ des aus den Silicaten freiwerdenden Calciumhydroxyds bindet.

Deshalb ist es vorteilhaft, einen Zementklinker mit hohem Silicatmodul, d. h. mit hohem Anteil von S1O2 im Verhältnis zu AhCh und Fe2C«3, und weiter mit hohem Kalkstandai -. d.h. großem Anteil an viei calciumhydroxydabspaltendem Tricalciumsilicat gegenüber weiniger calciumhydroxydabspaltendem Dicalciumsilicat zu verwenden.

Die beschriebenen Zementkünkermehle können auf dieselbe Weise wie bisher der gipshaltige Zement zuHerstellung von Rostschutzmitteln verwendet werden, bringen jedoch ein besseres Ergebnis.

In Mischung mit Wasser erhält man Sus ensionen, die im Streich- oder Spritzverfahren aufgetragen werden können. Aus Gründen der Wasserzurückhaltung ist es zweckmäßig, wasserbindende Kolloide, wie z. B. Carboxymethylcellulose sowie hygroskopische Salze wie bisher bei Zementschlämmen zuzusetzen.

Eine wesentliche Verbesserung erhält man durch den an sich bekannten Zusatz von Kunststoff-Dispersionen, wobei solche aus unverseifbaren oder schwer verseifbaren Kunststoffen am vorteilhaftesten sind, weil sie durch das sich aus d^p Klinkermehl abspaltende Calciumhydroxyd nicht verseift werden.

Weiterhin ist das Klinkermehl besonders gut geeignet als Füllstoff für Rostschutzfarben mit in organischen Lösungsmitteln gelösten organischen Bindemitteln. Letztere bestehen vorteilhafterweise aus unverseifbaren organischen Filmbüdnern wie Bitumen, Steinkohlenteerpech und löslichen Kunststoffen.

Ferner ist das Zementklinkermehl aus den genannten Gründen auch geeignet als Füllstoff für Überzugsmittel, '' als Bindemittel reaktionshärtende Harze wie Epoxidharz, Polyesterharz, Polyurethanharz und Polyacrylharz enthalten.

Bei der Verwendung als Füllstoff für organische Filmbildner hat das Klinkermehl neben seiner besseren Rostschutzwirkung noch den Vorteil, daß es wasserfestere Anstriche als Portlandzement ergibt, denn der in Portlandzement in beträchtlicher Menge enthaltene Gips ist wasserlöslich und wird bei Wassereinwrkung aus dem Überzugsfilm herausgelöst Aus diesen Gründen ist auch die Verwendung von Gips als Füii^.f tür Anstrichmittel nicht üblich.

Die Dauer der Rostschutzwirkung der Überzüge kann noch wesentlich verlängert werden, wenn die Überzüge mit einem das Eindringen von Luftkohlensäu'^-e verzögernden Überzug bzw. Film aus organischem Bindemittel versehen werden. Für einen derartigen Überzug eignen sich Kunststoff-Dispersionen, insbesondere auf der Grundlage des dichte Filme ergebenden Polyvinylidenchlorids sowie Auflösungen von Kunststoffen wie von Polyacrylatharzen, Chlorkautschuk und Polyvinylchlorid in organischen Lösungsmitteln.

Ein solcher Überzug bietet bei den erfindungsgemäßen wasserhaltigen Überzugsmitteln, die neben Zementklinkermehl in einer wäßrigen Suspension, gegebenenfalls Pigmente, mineralische Füllstoffe, wasserzurückhaltende Kolloide und hygroskopische Salze enthalten oder aus Zementklinkermehl in wäßrigen Dispersionen aus vorwiegend unverseifbaren Kunststoffen bestehen, noch den Vorteil, daß die vorzeitige Verdunstung des für die Hydratation des Zementklinkermehls wichtigen Wassers verzögert wird. Da die Hydratation des Zemeiitkünkermehis in diesen Überzugsmitteln nur dui'ch Feuchtigkeitseinwirkung aus der Luft und damit sehr langsam erfolgt, kann diesen Mischungen mit organischen Bindemitteln auch eine geringe Menge Wasser zugegeben werden, welches dann eine rasche Hydratation bewirkt.

Die erfindungsgemäßen Überzugsmittel sind nicht nur zum Schutz von Stahl g<*gen Rost, sondern auch für andere Bau- und Werkstu..- ajo 3eton geeignet. Hierbei ist von Vorteil, daß durrh umsetzung mit dem den Mischungen zugegebenen oder aus der Luft hinzukommenden Wasser auf der Oberfläche der Klinkerteilchen kristalline Neubildungen entstehen, welche eine Vergrößerung der ursprünglichen Teilchen und damit deren gegenseitige Durchdringung und Verfilzung bewirken und zu einer Erhöhung der Dichte und Festigkeit des Überzugs führen. Auch bei nichtmetallischen Untergründen ist das Fehlen des Gipses wegen seiner Wasserlöslichkeit von Vorteil.
Die nachfolgenden Beispiele erläutern die Erfindung.

Beispiel 1

100 Teile Zementklinkermehl werden mit einer Lösung von 0,5 Teilen wasserlöslicher Methylcellulose in 50 Teilen Wasser intensiv bis zur völligen Knollenfreiheit gemischt. Es entsteht ein sahniges Material, mit dem im Streich- oder Spritzverfahren Schutzüberzüge hergestellt werden können.

Beispiel 2

50 Teile feingemahlenes Zementklinkermehl, 50 Teile Zementklinkermehl der Korngröße 30 bis 100 μ und 70 Teile 50%ige Acrylharzdispersion werden intensiv gemischt. Es entsteht ein viskoses Material, das entsprechend Beispiel 1 verarbeitet werden kann.

90 Teile Zementklinkermehl werden mit 110 Teilen einer Zusammensetzung, bestehend aus 25 Teilen Chlorkautschuk. 10 Teilen Chlordiphenyl-Weichmacher, 65 Teilen aromatischem Lackbenzin und 10 Teilen Titandioxid, gemischt und mittels einer Homogenisierungsmaschine auf einen hohen Feinheitsgrad gebracht. Es entsteht ein lackartiges Material, das auf übliche Weise zu Überzügen verarbeitet werden kann.

Beispiel 4

*5 100 Teile Zementklinkermehl und 100 Teile Feinsand der Körnung 0,03 bis 0,12 mm werden mit 75 Teilen lösungsmittelfreiem Epoxidharz und 25 Teilen eines cyclodliphatischen Polyamins intensiv gemischt. Es ent-

steht ein Mörtel, der auf übliche Weise auf Stahl und anderen Untergründen aufgebracht werden kann und durch chemische Reaktion erhärtet.

Beispiel 5

Es wurde eine streichbare Mischung aus Zemeniklinkermehl in einer Acrylharzlösung langfristig auf ihre Korrosionseigenschaften sowohl im Kesternich-Gerät (SCh-Einwirkung) als auch unter Schwitzwasserbeanspruchung geprüft. Die Prüfplatten waren jeweils etwa ein Jahr exponiert. Danach wurden die Platten abgelöst. Sie zeigten keine Roststelien.

Zum Vergleich wurde eine streichbare Mischung aus Portlandzement in der gleichen Acrylharzlösung auf dieselbe Weise untersucht. Nach Ablösung zeigte sich, daß der Untergrund angerostet war.

Claims

Patentansprüche:

1. Verwendung von Zementklinkermehl ohne Gipszusatz mit einem Gehalt von nicht über 0,5% SOj als Überzugsmitte!.

2. Verwendung von Zementklinkermehl, das überwiegend aus Teilchen der Korngröße 40 bis 100 μ besteht, gemäß Anspruch 1.

3. Verwendung von Zementklinkermehl mit "einem hohen Silicatmodul und/oder hohen Kalkstandard von mindestens 95 gemäß Anspruch 1 und ■ 2.

4. Verwendung von Zementklinkermehl in einer wäßrigen Suspension, die gegebenenfalls Pigmente, mineralische Füllstoffe, wasserzurückhaltende Kolloide und hygroskopische Salze enthält, gemäß Anspruch I bis 3.

5. Verwendung von Zementklinkermehl in wäßrigen Dispersionen aus vorwiegend unverseifbaren Kunststoffen gemäß Anspruch 1 bis 3.

6. Verwendung von Zementklinkermehl unter Zusatz üblicher lösungsmittelhaltiger Anstrichbindemittel, vorzugsweise auf der Grundlage von unverseifbaren bituminösen Stoffen und/oder Kunststoffen allein oder in Mischung mit anderen Pigmenten und Füllstoffen, gemäß Anspruch 1 bis 3.

7. Verwendung von Zementk'nkermehl unter Zusatz reaktionshärtender Kunstharzbindemittel, vorzugsweise Epoxidharz. Polyurethanharz, Polyesterharz und Polyacrylatharz, allein oder in Mischung mii anderen Pigmenten und Füllstoffen, gemäß Anspruch 1 bis 3.