DE2203146C3

DE2203146C3 - Verfahren zum Imprägnieren von auf der Basis von Hydrosilikat-Bindemitteln hergestellten Erzeugnissen

Info

Publication number: DE2203146C3
Application number: DE2203146A
Authority: DE
Inventors: M Cerrone; A Rio; A Saini
Original assignee: ITAL PROD CALCI CEMENTI
Current assignee: Italcementi SpA
Priority date: 1971-01-27
Filing date: 1972-01-24
Publication date: 1979-03-29
Also published as: US3826680A; ZA72534B; DE2203146B2; AU451988B2; GB1371534A; AU3804372A; FR2124870A5; DE2203146A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum imprägnieren von auf der Basis von Hydrosilikat-Bindemitteln hergestellten Erzeugnissen mit einer polymerisierbaren Substanz und anschließendem Eintauchen in eine Flüssigkeit

Es ist bekannt, daß Zement-Mischbinder trotz ihrer ausgezeichneten Eignung als Baustoffe für zahlreiche Anwendungen in mancher Hinsicht ungeeignet sind. Dies ergibt sich aus ihrer Beschaffenheit, wodurch die Anwendung der Mischbinder auf solche Fälle beschränkt wird, in denen das System besonderen chemischen und/oder physikalisch-mechanischen Belastungen unterliegt

Es ist weiterhin bekannt, diese Mischbinder mit anschließend an Ort und Stelle polymerisierten Substanzen zu tränken. Hierdurch erhält man Erzeugnisse, deren Eignung sich auf Grund des von der Tränkung mit Harz herrührenden Zuwachses an Dichte und an chemischer und mechanischer Festigkeit erhöht, so daß sich der Anwendungsbereich der Erzeugnisse erheblich erweitert.

Bei der Auswahl der für die Tränkung des Erzeugnisses zu verwendenden polymerisierbaren Substanzen muß eine Reihe technischer wie auch wirtschaftlicher Faktoren unter Berücksichtigung der geplanten Anwendung des Erzeugnisses beachtet werden.

Unter Berücksichtigung chemisch-physikalischer Merkmale wurde die Aufmerksamkeit vorzugsweise auf flüssige Monomere mit einer verhältnismäßig niedrigen Viskosität gelenkt, wie beispielsweise Styrol, Akrylsäure- und Methakrylester, Vinylester usw. aufweisen, um eine befriedigende Durchdringung des Erzeugnisses zu gewährleisten. Selbst wenn die genannten Monomere einen hohen Grad an Tränkung in verhältnismäßig kurzen Zeiten gewährleisten, weisen die hergestellten Erzeugnisse nach abgeschlossener Polymerisation häufig eine unvollständige und nichthomogene Oberflä· chenbeschichtung auf, wodurch sich zwangsläufig eine geringere wasserabstoßende Wirkung sowie eine niedrigere chemische Festigkeit der Erzeugnisse ergibt.

Um diesen Nachteil auszuräumen, also die Oberflächenverdampfung des Monomers während der thermischen Polymerisation, sind verschiedene Techniken angewendet worden, die jedoch das Problem nicht zufriedenstellend lösen konnten. Beispielsweise wird das mit dem Monomer getränkte Erzeugnis in eine konzentrierte Lösung eines Polymers in dem Monomer eingetaucht und anschließend vorder Polymerisation in eine Aluminium- oder Polyäthylen-Folie od. dgl. eingehüllt.

Abgesehen von der mit den vorstehdnd aufgezeigten Vorgängen verbundenen Kompliziertheit sowie der Schwierigkeit, erscheint der gesamte Eintauch- und Polymerisationsvorgang Zufälligkeiten unterworfen bezüglich des Imprägnierungsgrades, da dieser abhängig ist sowohl von der veränderlichen Gewichtszunahme des Erzeugnisses nach Beendigung des Vorganges als Folge der Menge des gebundenen und polymerisierten Monomers, als auch von der sehr unterschiedlichen Reaktion des so hergestellten Erzeugnisses während seiner Einsatzphase.

to Durch das ältere, aber nicht vorveröffentlichte deutsche Patent 21 11 149 ist ein Verfahren zum Imprägnieren von porösen Baustoffen mit einer polymerisierbaren Substanz und Polymerisieren der polymerisierbaren Substanz des so imprägnierten porösen Baustoffes unter Schutz gestellt Dabei wird als neu beansprucht daß nach dem Imprägnieren des porösen Baustoffes mit der polymerisierbaren Substanz dieser in eine hochviskose Flüssigkeit, welch*· mit der polymerisierbaren Substanz weder im wesentlichen reagiert noch mischbar ist eingetaucht und danach die polymerisierbare Substanz in Gegenwart eines Polymerisationskatalysators polymerisiert wird. Gemäß Anspruch 2 dieses älteren Patentes sollen als hochviskose Flüssigkeit eine wäßrige Lösung aus Natriumginai,

Wasserglas, Glycerin, Äthylenglykol bzw. Siliconöle verwendet werden.

Nachteilig bei diesem älteren Verfahren ist die Notwendigkeit aus den hochviskosen Flüssigkeiten die Polymerisationsrückstände abzuscheiden, wenn ein häufiger und noch kostspieligerer Ersatz dieser Flüssigkeit vermieden werden soll. Die Reinigungsverfahren sind aufwendig und dementsprechend teuer. Nachteilig ist ferner, daß bei dem älteren Verfahren Zusatzstoffe benötigt werden, um das Einarbeiten des Polymerisationsproduktes in das poröse Material zu fördern.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das eingangs erläuterte Verfahren so zu verbessern, daß eine Verdampfung des Monomers an der Oberfläch?

des Erzeugnisses während der Polymerisation weitgehend verhindert werden kann.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die auf Basis von Hydrosilikat-Bindemitteln hergestellten Erzeugnisse in Wasser getaucht werden und hier so lange verbleiben, bis die Polymerisation des Monomers an Ort und Stelle abgeschlossen ist

Dieses Verfahren kann angewendet werden für die Herstellung von Compound-Erzeugnissen auf der Basis von Hydrosilikat-Bindemitteln jeglicher Art, wie beispielsweise Zement-Erzeugnisse, im Autoklaven aufbereitete Silikat-Erzeugnisse sowie Erzeugnisse auf der Basis «n Asbest-Zement.

Bei Anwendung des neuen Verfahrens wird nicht nur die Verdampfung des Monomers an der Oberfläche der Erzeugnisse fast vollständig vermieden, vielmehr weisen die so hergestellten Compound-Erzeugnisse eine ausgesprochen glatte Oberfläche auf. Dadurch erübrigt sich eine Oberflächenbehandlung vor dem Einsatz der Erzeugnisse, die bei nach bekannten Verfahren hergestellten Erzeugnissen unerläßlich ist.

Im Vergleich zu dem durch die DE-PS 21 11 149 geschützten ilteren Verfahren führt das erfindungsge^ mäße Verfahren zu wirtschaftlichen und technischen Vorteilen, die! sich aus der Verwendung von Wasser anstelle einer höchviskösen Flüssigkeit ergeben. Wasser kann immer !leicht ersetzt werden, so daß kostspielige Reinigungsverfahren entfallen können. Außerdem wer^ den keine Zusatzstoffe benötigt, um das Einarbeiten des

Polymerisationsproduktes in das poröse Material zu fördern. Erfindungsgemäß werden die Baustoffe in sehr viel einfacherer Weise einer Wärmevorbehandlung unterworfen, um das Eindringen der Polymerisationssubstanz durch die Kapillarwirkung zu erreichen, wie den nachfolgenden Beispielen entnommen werden kann.

Die folgenden Beispiele dienen der Veranschaulichung der vorliegenden Erfindung, ohne diese in ihrem Umfang zu beschränken. Bei den in den Beispielen angegebenen Prozentzahlen handelt es sich um Gewichtsprozente, bezogen auf den Gesamtwert, es sei denn, daß in einzelnen Fällen etwas anderes spezifiziert ist.

Beispiel 1

Beton-Erzeugnisse, die wie folgt hergestellt werden: Bindemittel aus einer Mischung im Verhältnis 70 :30 aus Portland-Zement mü einem hohen Silizium-Gehalt (3,10) und einem niedrigen Zusatz-Modul (1,30) und aus Sand mit einem hohen SiO₂-Gehalt (90%).

Inakiivstoffe basaltischen Charakters, die bezüglich ihrer Korngröße der Füller-Kurve (P= 100 \d/D) mit einem maximalen Durchmesser des Zuschlages von 10 mm entsprechen.

Gewichts-Verhältnis Bindemittel zu

Inaktivstoffen= 1 :5

Verhältnis Wasser zu Bindemitteln =

0,50

Diese werden untei Tolgenden Bedingungen gealtert:

a) 12 Stunden voraitern bei Raumtemperatur;

b) 3 Stunden Aufbereitung im Autoklaven bei 215°C (20 atm);

c) 4 Stunden Thermalbehandlung unter atmosphärischem Druck bei einer Temperatur von 200° C.

Nach Beendigung der obigen Behandlungsphasen wiesen die Erzeugnisse eine mechanische Festigkeit von 1250 kg/cm² auf.

Nach der Imprägnierung durch Eintauchen in in geeigneter Weise zugesetztes Methyl-Methakrylat (0,1% Dimethylanilin + 1% Benzoylperoxyd) wurde im Autoklaven ein Druck von 50 Atmosphären (Nj) aufgebracht, um das Eindringen des Monomers zu beschleunigen.

Nach der Imprägnierung wurde — um die Verdampfungsverluste des Monomers während der Thermo-Polymerisation auf ein Minimum zu reduzieren — ein Teil der Erzeugnisse in Wasser getaucht, das für einen Zeitraum von 10 Stunden auf einer konstanten Temperatur von 80°C gehalten wurde, während die restlichen Erzeugnisse nach dem Eintauchen in eine Lösung aus Polymethylmethakrylat (15%) in Monomer in Aluminium-Folien eingeschlagen wurden und anschließend für die Dauer von 10 Stunden bei 70°C

thermisch behandelt wurden.

Die durchschnittlichen Schwankungen hinsichtlich der Menge des gebundenen Monomers (A W) sowie die Standard-Abweichungen oder die relativen Dispersionen in bezug auf diese Menge ergaben nach Beendigung der beiden verschiedenen Behandlungen folgende Werte:

In Wasser thermo-polymerisierte Versuchsstücke:
A W = 2,1 % Standard-Abweichung = 0,011

Im Ofenjhermo-polymerisierte Versuchsstücke:
AW = 3,4% Standard-Abweichung = 0,057

Beispiel 2

Aui Puzzolanerdezement (Zement mit hoher chemischer Widerstandsfähigkeit) und basaltischen Inaktivstoffen, die bezüglich ihrer Korngröße der Füller-Kurve P =^d/D mit einem maximalen Durchmesser des Zuschlags von 10 mm entsprechen, gefertigte Erzeugnisse mit einem Wasser/Zement-Verhältnis von 0,5 und einem Bindemittei/lnaktivstoff-Verhäitnis von 0,2, die den in Beispiel 1 angegebenen Alterungsbedingungen unterworfen wurden, weisen eine mechanische Festigkeit von 1260 kg/cm² auf.

Die anschließend einer Imprägnierungs- und Polymerisations-Behandlung unter Verwendung vor· Styrol als Monomer und bei Anwendung der gleichen Alterungsbedingungen wie in Beispiel 1 unterworfenen Erzeug- nisse weisen die folgenden durchschnittlichen Schwankungen in der Menge dos gebundenen Monomers und die folgenden Standard-Abweichungen auf:

In Wasser thermo-polymerisierte Versuchsstücke:
AW = 1,9% Standard-Abweichung = 0,013

Im Ofenjhermo-polymerisierte Versuchsstücke:
AW = 3,4% Standard-Abweichung = 0.052

Beispiel 3

Erzeugnisse aus Asbest-Zement wurde, ι nach einer 3stündigen Trockenphase bei 200°C mit Methyl-Methacrylat imprägniert und anschließend einer Polymerisation unterworfen.
Gemäß Beispiel 1 wurde ein Teil der Erzeugnisse in Wasser eingetaucht, das für die Dauer von 10 Stunden bei 80⁰C gehalten wurde, während die restlichen Erzeugnisse nach Eintauchen in die Polymer-Lösung in Aluminium-Folien eingeschlagen und thermopolymerisiert wurden.

Die durchschnittlichen Schwankungen in der Menge des gebundenen Polymers und die Standard-Abweichungen wiesen folgende Werte auf:

In Wasser thermo-polymerisierte Versuchsstücke:
AW = 1.2% Standard-Abweichung = 0.011

Im Ofen thermopolymerisierte Versuchsstücke:
AW = 3.5% Standard-Abweichung = 0.059

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zum Imprägnieren von auf der Basis von Hydrosilikat-Bindemitteln hergestellten Erzeugnissen mit einer polymerisierbaren Substanz und anschließendem Eintauchen in eine Flüssigkeit, dadurch gekennzeichnet, daß die Erzeugnisse in Wasser getaucht werden und hier so lange verbleiben, bis die Polymerisation des Monomers an Ort und Stelle abgeschlossen ist.