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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Beschichten von Oberflächen
durch gleichzeitiges Aufsprühen einer Schichtbildner enthaltenden Dispersion und
eines Fällmittels, das gegebenenfalls weiteres Bindemittel enthält, wobei die Vermischung
beider Komponenten nach dem Versprühen und vor oder bei dem Auftreffen auf die zu
beschichtende Oberfläche erfolgt.
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Es gibt zahlreiche Verfahren, um Oberflächen wie Fundamente, Dächer,
Industrieanlagen gegen Feuchtigkeit, Wasser atmosphärische Einflüsse, Chemikalien
oder mechanische Beanspruchungen zu schützen.
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Hierbei werden ein- oder mehrkomponentige Stoffe im kalten Zustand
auf das zu schützende Objekt z. B. gestrichen, gespachtelt, gespritzt, gesprüht,
gerollt oder es werden Folien aufgeklebt oder es werden hochviskose oder feste Stoffe
durch Erhitzen verflüssigt und sodann gestrichen, gespachtelt, gespritzt oder auf
andere geeignete Art aufgebracht.
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Es ist durch die franzöische Patentschrift 1354 366 auch ein Beschichtungsverfahren
bekannt, bei dem ein Bindemittel enthaltendes Fällmittel verwendet wird.
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Bei großflächigen Objekten ist das maschinelle Aufspritzen oder -sprühen
die leistungsfähigste Methode.
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Man kann dabei die Schichtbildner entsprechend ihren Eigenschaften
schmelzflüssig oder in Lösungsmitteln gelöst oder in nichtlösenden Flüssigkeiten,
vorzugsweise Wasser, dispergiert auf die zu schützende Oberfläche auftragen. Von
besonderem Vorteil sind dabei die kaltverarbeitbaren wäßrigen Dispersionen.
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Ein großer Nachteil haftet jedoch allen derartigen Dispersionen an.
Sie sind so stabil, daß ihre Filmbildung nicht durch Koagulation des Bindemittels,
das die disperse Phase bildet, erfolgt. Zunächst muß der größte Teil des Wassers
verdunsten, ehe das zu feinsten Teilchen dispergierte Bindemittel durch partielle
Vereinigung der Einzelteilchen sich zu einem Film verfestigen kann. Solange dieser
Zustand nicht erreicht ist, bleiben solche Schichten wasserempfindlich und können
etwa durch inzwischen einsetzenden Regen wieder fortgespült werden.
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Aus der deutschen Patentschrift 1082 082867 ist ein Verfahren zum
luft- und ftüssigkeitsfesten Abdichten von Wetter- oder Branddämmen in Gruben od.
dgl.
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bekannt, bei dem man einen Kautschuklatex oder eine Emulsion eines
kautschukähnlichen (plastomeren) Natur- oder Kunststoffes, aus denen sich der plastomere
Stoff leicht fallen läßt, auf den Damm und auf die angrenzenden Firste, Stöße und
Sohle aufsprüht bzw. aufstäubt und unmittelbar nach der Zerstäubung den plastomeren
Stoff fällt. Hierdurch wird eine rasche Koagulation der dispersen Phase erreicht.
Dieses Verfahren kann vorteilhaft mit einer Vorrichtung durchgeführt werden, die
aus zwei in einer gemeinsamen Halterung gelagerten Düsen mit zueinander etwa parallel
liegenden Achsen besteht, von denen die eine zum Zerstäuben der Emulsion oder des
Latex- und die andere zum Zerstäuben des Fällmittels bestimmt ist, wobei die für
das Zerstäuben der Emulsion oder des Latex dienende Düse in Richtung des Sprühstrahles
um ein gewisses Stück vor der Fällmitteldüse liegt.
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Ein ähnliches Verfahren zum Herstellen eines zusammenhängendes ,Belages.-als
Isolations- oder Zwischenschicht aus einer Bitumenemulsion und
einem Fällmittel kann
der deutschen Auslegeschrift 1 980 entnommen werden. Nach diesem Verfahren wird
die Bitumenemulsion, welche natürlichen oder synthetischen Gummilatex enthalten
kann, zugleich mit dem Fällmittel durch Zerstäubung aufgetragen, wobei sich Emulsion
und Fällmittel beim Auftreffen auf die Unterlage mischen.
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Es ist ferner aus der niederländischen Patentschrift 6704641 bekannt,
bituminöse Isolierschichten durch gleichzeitiges Aufspritzen anionischer Bitumen-
und kationischer Latexemulsionen oder kationischer Bitumen- und anionischer Latexemulsionen
herzustellen. Hierbei dient die entgegengesetzt geladene Emulsion als Fäll- und
Koagulationsmittel für die andere Emulsion.
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Bei diesen bekannten Arbeitsweisen bilden sich je nach Auftragsmenge
mehr oder weniger dicke, zusammenhängende Schichten auf der Oberfläche.
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Diese Schichten haben dabei die Eigenschaften der sie aufbauenden
Komponenten. Verwendet man beispielsweise Bitumenemulsionen, erhält man Bitumenschichten,
die, von einer bestimmten Schichtdicke an, wasserdicht sind. Sie verhindern aber
gleichzeitig auch den Durchtritt von Wasserdampf aus dem beschichteten Untergrund.
Dies führt zu Ablösungen (»Blasen«) der Schicht vom Untergrund. Dies wird z. B.
häufig in der Praxis beobachtet, wenn Bitumen-oder Bitumen-Latex-Emùlsionen auf
frischen, noch feuchten Beton gefällt werden.
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Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Beschichtung
von Oberflächen zu finden, welches gestattet, die Vorteile des gleichzeitigen, aber
getrennten Aufsprühens von Schichtbildner enthaltenden Dispersionen und Fällmittel
zu nutzen, aber dabei Oberflächen zu erhalten, welche zwar wasserdicht, aber wasserdampfdurchlässig
sind.
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Erfindungsgemäß gelingt dies dadurch, daß als Fällmittel eine Dispersion
eines montmorillonithaltigen Tones verwendet wird, welcher mit Wasserstoff-, Alkali-,
Erdalkali-, Eisen- oder Aluminiumionen beladen ist. Das erfindungsgemäße Verfahren
kann also in der Weise ausgeführt werden, daß man mittels einer Verdüsungsvorrichtung
mit zwei Austrittsöffnungen eine anionische Dispersion eines Schichtbildners, z.
B. Bitumen oder Polychloropren, und eine Aufschlämmung eines etwa 40 Gewichtsprozent~'
Montmorillonit enthaltenden Tonminerals, das mit Wasserstoff-, Erdalkali-, Eisen-
oder Alumiumionen belegt ist, auf einen Untergrund aufsprüht.
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Bei dem durch das Tonmineral ausgelösten Brechvorgang können die
Teilchen der dispersen Phase nicht unmittelbar ineinanderfließen oder miteinander
verkleben, da sich in der äußeren Phase (im Wasser) ein Überschuß feinstverteilter
Plättchen der Tonminerale befindet, die vom Bindemittel nicht aufgenommen werden,
vielmehr dauerhaft ein Mineralgerüst im Film ausbilden. Hieraus resultiert einerseits
die Dampfdurchlässigkeit trockener Filme.
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Die Wasserdichtigkeit ist durch das quellbare Tonmineral gegeben.
Das im Bindemittel eingezwängte Tonmineralgerüst quillt dann bei Berührung mit Wasser,
wodurch der Film als Ganzes wasserdicht wird.
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In der Regel stellt man das Mengenverhältnis der gleichzeitig versprühten
Bindemitteldispersion und der Tondispersion so ein, daß auf 1 Gewichtsteil Bindemittel
5 bis 10 Gewichtsteile Tonmineral kommen.
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Anionaktive Bindemitteldispersionen wird man vorzugsweise mit Tonen
fällen, welche an der Oberfläche mit Wasserstoff-, Erdalkali-, Eisen- oder Aluluminiumionen
beladen sind. Kationaktive Bindemitteldispersionen brechen mit Tonen, welche mit
Alkali-, Erdalkali-, Alumium- oder Eisenionen beladen sind. Die Eignung eines Tonminerals,
als Fällmittel für die Bindemittelemulsion zu wirken, kann durch einen Vorversuch
ermittelt werden.
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Gegebenenfalls muß der Ton vorbehandelt werden.
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Dies geschieht in an sich bekannter Weise z.B.
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indem man Tonmineralschlämmen mit Natriumoxalat oder Natriumcarbonatlösungen
behandelt.
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Dabei werden z. B. Wasserstoff- und Aluminiumionen des Tonminerals
durch Natriumionen ausgetauscht und die Tonmineraloberflächen mit Natrinmionen belegt.
Anderenfalls behandelt man Tonmineralschlämmen mit Säuren oder sauren Kationenaustauschern,
wodurch die Tonmineraloberflächen mit Wasserstoffionen, gegebenenfalls teilweise
auch mit Aluminiumionen belegt werden.
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Derartige Vorbehandlungsverfahren sind Stand der Technik und z. B.
in der deutschen Patentschrift 613037 sowie in »Die Keramik«, Springer-Verlag, 5.
Auflage, insbesondere S. 47 ff. und S. 233 ff. und in »Die silicatischen Tonminerale«,
Verlag Chemie GmbH, 2. Auflage, S. 22 ff. und in der Zeitschrift für anorganische
und allgemeine Chemie, 307 (1961), S. 187ff., beschrieben.
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Man kann das erfindungsgemäße Verfahren auch so modifizieren, daß
man eine wäßrige Tondispersion verwendet, welche zusätzlich dispergiertes Bindemittel
enthält. Dieses Bindemittel kann von anderer Art als das Bindemittel der tonfreien
Bindemitteldispersion sein. Jedoch muß der Ton eine der oben aufgeführten Bedingungen
gegenüber der tonfreien Bindemitteldispersion erfüllen.
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Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird aber noch eine Reihe weiterer
Vorteile erzielt. Von besonderer Bedeutung ist, daß durch das sich im Film ausbildende
Tonmineralgerüst Filme mit außerordentlicher Standfestigkeit bei hohen Temperaturen
erhalten werden. Auch bei Verwendung von Bindemitteln mit Erweichungspunkten von
nicht einmal 500 C (Ring- und Kugelmethode nach DIN 1995), die also wenig über 1000
C flüssig sind, erhält man Beschichtungen, die von senkrechten Flächen durch Wärmeeinwirkung
nicht mehr abfließen. Man kann diese Eigenschaft derart extrem ausbilden, daß der
Film auch dann noch nicht abfließt, wenn die Wärmeeinwirkung bei so hohen Temperaturen
erfolgt, daß das Bindemittel in dem Mineralgerüst bereits thermisch zersetzt wird.
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Die Verfestigung der erfindungsgemäß hergestellten Schichten erfolgt
rasch. Die Druckfestigkeit, Abriebfestigkeit, Plastizität, Elastizität, Flexibilität
der Beschichtungen lassen sich in weiten Grenzen durch die Auswahl und/oder Mischung
geeigneter Schichtbildner variieren. Dies gilt ebenso für die Chemikalien-, UV-
und Ozonbeständigkeit.
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Die Wasserdichtigkeit, Wasserdampfdurchlässigkeit und Wärmestandfestigkeit
der Filme werden in erster Linie durch die Art und Menge der Tonminerale und erst
in zweiter Linie durch das Bindemittel festgelegt.
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Als Bindemittel können zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens
die bekannten und üblichen Bindemittel, wie Polyäthylen, Polypropylen,
Bitumen, Peche
und Wachse verschiedener Herkunft, Natur- und Kunstharze, ferner Polyurethane, Polysulfide,
mit geeigneten Härtern durchreagierte Epoxide, Silicone, Naturkautschuk bzw. -gummi,
Kunstkautschuk wie beispielsweise Polybutadienacrylnitril, Polychloropren, Polybutadienstyrol
verwendet werden. Ihre Auswahl ist nicht erfindungswesentlich, sondern nur einsatzbedingt.
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Das erfindungsgemäße Verfahren soll an Hand der folgenden Beispiele
näher erläutert werden. Dabei zeigt Beispiel 1 die Vorbehandlung eines Tones zur
Fällung einer kationaktiven, Beispiel 2 die Vorbehandlung eines Tones zur Fällung
einer anionaktiven Bindemitteldispersion. Die übrigen Beispiele stellen Ausführungsformen
des erfindungsgemäßen Verfahrens dar.
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Beispiel 1 200 kg Ton werden mit einer Lösung von 20 kg Magnesiumsulfat.
7 H2O in 20001 Leitungswasser sechs Stunden lang gerührt. Die Suspension ist unmittelbar
verwendbar. Die Untersuchung einer aus der Suspension zurückgewonnenen Tonprobe
ergibt, daß der Ton zu 65 O/o mit Magnesiumionen belegt ist.
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Beispiel 2 300kg Ton werden mit 2501 eines mit Wasserstoffionen beladenen
Kationenaustauschers in 2000 1 Kondenswasser sechs Stunden lang gerührt. Als mit
Wasserstoff beladener Kationenaustauscher eignet sich z. B. der im Handel unter
der Bezeichnung Ionenaustauscher I der Firma Merck befindliche Austauscher, welcher
eine Austauschkapazität von 1,6 val hat. Die Ionenaustauscher wird über ein 900-Maschen/cm2-Sieb
abgesiebt und regeneriert.
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Die Tonsuspension ist unmittelbar verwendbar. Die Untersuchung einer
aus der Suspension gewonnenen Tonprobe ergibt, daß der Ton zu 30°/o mit Wasserstoff-
bzw. Wasserstoff- und Aluminuimionen belegt ist.
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Beispiel 3 Mit einer üblichen Doppeldüsenpistole wird aus der einen
Düse als erste Komponente eine Mischung anionisch emulgierter Emulsion mit Bitumen
und/ oder Polychloropren als Bindemittel, aus der anderen Düse als zweite Komponente
eine Aufschlämmung eines etwa 400/0 Montmorillonit enthaltenden Tonminerals, das
mit Wasserstoff- oder Aluminiumionen belegt ist, auf dem zu beschichtenden Untergrund
versprüht. Es bildet sich ein zusammenhängender, wasserfester aber wasserdampfdurchlässiger
Film hoher Wärmebelastbarkeit.
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Beispiel 4 In gleicher Weise wie bei Beispiel 1 wird als erste Komponente
eine kationisch emulgierte Polybutadienacrylnitrilemulsion versprüht und gleichzeitig
als zweite Komponente eine anionisch emulgierte Bitumenemulsion, der eine wäßrige
Aufschlämmung eines montmorillonithaltigen Tones, der fast vollkommen mit Alkaliionen,
vorwiegend Natrium- und Kaliumionen, belegt ist, zugemischt wurde.
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Beispiel 5 Wie in den vorhergehenden Beispielen wird als erste Komponente
eine Mischung aus einer anionisch
emulgierten Bitumenemulsion und
einem Naturkautschuklatex versprüht, als zweite Komponente gleichzeitig eine mit
Tonmineralien emulgierte Bitumenemulsion, wobei das Tonmineral etwa 50°/o Montmorillonit
enthält und einen Wasserstoff- und Aluminiumwert von 1,5 m val/100 g besitzt.