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Kunstharz-Betonmasse Die Erfindung betrifft Betonarten und insbesondere
eine Kunstharz-Betonmasse, die beispielsweise zur Herstellung von Betonfussböden,
Betonstrassen, Brückenfahrbahnen, Abflusskanälen und dergleichen verwendet werden
kann.
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@urch die Erfindung wird eine Kunstharz- Betonmasse aus einem Zuschlag
und einer Menge eines hitzehärtbaren Polyesterharzgemischen .eseha.ffen, die ausreicht,
die Hohlraume im Zuschlag im wesentlichen zu sättigen, wobei das hitzehärtbare Polsesterharzgemisch
gekennzeichnet ist durch eine Anfangsviscosität bei Raumtemperatur (etwa 20°C),
die nicht höher als 6 Poise ist, und nach der Erhärtung durch eine Wärmefestigkeit
(gemessen nach dem Verfahren in ASTM D 648-45T unter Verwendung einer maximalen
Faserspannung von 18,48 kg/cm2 (264 lbs/in2)) im Bereich von 25°C bis 45°C, eine
Zugfestigkeit von über 141 kg/cm2 (2,000 lbs/in2) und einen Zug-Elastizitätsmodul
(tensile elastie modul@@) von weniger als 10,500 kg/cm2 (0,15 x 106 lbs/in2)
(bei
der Pr@fung mit einer Dehnungsgeschwindigkeit von 1 @@ Minute) nach einer Alterung
von 14 Tagen bei @aumtemperatur (etwa 20°C), wobei der Zug-Elastizitätsmodul und
die Zugfesti@-keit bei Raumtemperatur an Hand von Proben gemessen @@@den, die @@
eine Stahlform gegossen waren und eine Querschnitsfläche über eine Messlänge von
@,2@ cm2 (1/2 in2) hatten.
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Vorzugsweise hat das hitze@ärtbar@ Polyesterharzgemisch eine Anfangsviscosität
von etwa 1 Poise und einen Zugel@stizitätsmodul von weniger als 7,000 kg/cm2 (0,10
x 106 lbs/in2). (Die Anfangsvi@@osität des hitzehär@@aren Polyesterharzgemisches
wird gewöhnlich etwa eine viertel Sturde nach der Bildung des Gemisches, jedoch
vor dem Zusetzen des Reschl@unigers gemesser).
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Vorzugsweise hat das hitzehärtbare Polyesterharzgemisch eine Gelzeit
(gel time) bei der Messung mit einem TECAM Gelzeitmesser, wie er von der Techne
of Cambridge Limited @ergestellt wird, (siehe auch den Absatz von B.A. Hill@, @OCCA
@@62. Vol.45@ part 4, p. 251), im Bereich von einer halben Stunde bis 1 1/@ Stunden
bei normalen Betriebstemperaturen. Die Gelzeit des hitzehärtbaren Polyesterharzgemisches
kann dadurch eingestellt werden, dass die Menge und die Art des einverleibten Beschleunigers
und Inhibitors verändert wird.
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Im @ahmen der Erfindung wurde im allgemeinen festgestellt, dass die
Länge des hitzehärtbaren Polyesterharzgemisches, die erforderlich ist, um die Hohlräume
im Zuschlag im wesentlichen zu sättigen, im Bereich von 8 bis 18 Gew.%, am häufigsten
zwischen 10 und 16 Gew.%, bezogen auf das Gesamt@ewicht der Bet@nmasse li@gt.
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Der in den erfindungsgemässen Kunstharz-Betonmassen verwendet@ Zuschlag
ist zweckmässig ein körniges Gut, enthaltend Teilchan von maximaler Grösse, die
durch ein britisches Standard-Sieb mit einer Maschenweite von 68,1 mm (1 1/2 inch
mesh) hindurchgehen.
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@@@ von dem richt mehr als 50 Gew@ durch ein Sieb mit 0,075 mm @@cht@
M@@chenweite (size 200 B.S. @ieve) hindurchgehen und vorzugsweise durch ein silizium@@ltiges
Material, beispielsweise Krist@ll. @@@@@. Sand oder @li@t. @@@ildet wird, das zweckmässig
@@@ einem Si@@@-Ku@@lungsmittel @@@andelt worden ist (siche Modern Plasti@@, Julie
196@, p. 125). und nun auch andere Ma-@@@@@@@en, wie @@@ziniertes @@@@@@. @@@@@@@@@
werden können.
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@@@@ @@cher @@@tellt werden soll, @@@@ d@@@ der Zuschla@ der Beton-@@@@@
@@en @@@i@gen @ohlr@@mge@@lt hat, wird der Zuschlag zweckmässig so sortiert, dass
die Neigung einer Auftragung des @@@@@@@@mu@ d@@ prozentu@@en Dur@@@@@@@ durch verschiedene
britische Standard-Siebe über einem Logarithmus der Maschengrösse in einem Bereich
von 0,40 bis 0,60 liegt, wobei der Gewichts-@rozentsatz des Durchgangs durch jede
Siebgrösse innerhalb # 10@ liegt. Eine Korngrössenverteilung i@@erhalb dieses Bereiches
ist nachfolgend gegeben: 100 Gew.% Siebdurchgang bei 2.410 mm lichter Maschenweite
(No.7B.S.
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sieve) 70 Gew.% Siebdurchgang bei 1,203 mm lichter Maschenweite (No.14B.S.
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sieve) 50 Gew.% Siebdurchgang bei 0,599 mm lichter Maschenweite (No.25B.S.
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sieve) @@ Gew.% Siebdurchgang bei 0,295 mm lichter Maschenweite (No.52B.S.
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sieve) 25 Gew.% Siebdurchgang bei 0,152 mm lichter Maschenweite (No.100B.S.)
sieve) 17 Gew.% Siebdurchgang bei 0.076 mm lichter Maschenweite (No.200. B.
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S.sieve) W@@@ gewünscht. kann in den erfindungsgemässen Kunstharz-Betonmassen
ein @@@@ent einverleibt werden.
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Ein hitzehärtbares Polyesterharzgemisch mit den erforderlichen Figenschaften
kann erhalten werden durch Mischen (a) eines ersten @@@@@@ätti@ten Polyesters, der
beim Mischen mit einem Äthylen
@@@@@ättigten Monomeren und @ärten
ein normal starres Polyesterharz ergibt, (b) eines zweiten ungesättigten Polyesters.
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der beim Mischen mit einem äthylenisch ungesättigten Monomeren und
Härten ein normal flexibles Polyesterharz e@gibt. und (@) eines äthylenisch ungesättigten
Monomeren, wobei das erste ungesättigte Polyester zwischen 10 und @0 Gew.%, vorzugsweise
etwa 20 Gew.%, des ersten und des zweiten ungesättigten Polyesters bildet, der zweite
ungesättigte Polyester zwischen 90 und 70 Gew.%, vorzugsweise etwa 80 Gew.%, des
@rsten und der zweiten ungesättigten Polyesters bildet und das äthylenisch ungesättigte
Monomere mit einer Menge vorhanden ist, die ausreicht, dem resultierenden hitzehärtbaren
Polyesterharzgemisch eine Vis@@sität zu verleihen, die nicht höher als 6 Poise ist.
Der Säuregrad des vermengten Polyesterharzgemisches liegt gewöhnlich im Bereich
von 25-35 @@ KOH/g.
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Ein t@pisches normal starres Polyesterharz hat eine Wärmefestigkeit
oberhalb 50°C und ein Zug-Flastizitätsmodul über 14.100 kg/ cm2 (0,2 x 106 lbs/in2),
während ein typisches normal flexibles Polyesterharz eine Wärmefestigkeit unterhalb
von 20°C und ein Zug-Elastizitätsmodul unter 2,110 kg/cm2 (0,03 x 106 lbs/in2) hat.
Das erste ungesättigte Polyester, das beim Mischen mit einem äthylenisch ungesättigten
Monomeren und Härten ein normal starres Polyesterharz ergibt. kann beispielsweise
aus Fuma@@@@re, Phthalsäureanh@drid und 1,2-Propylenglykol mit annä@errde@ mol@-ren
Anteilen von 1 ; 1 : 2,1 gebildet werden. Das zweite ungesättigte Polyester, das
beim Mischen mit einem äthylenis@@ ungesättigten Monomeren und Härten ein norma@
flexibles @arz ergibt, kann beispielsweise aus Maleinsäureanhydrid, P@thalsäureanhydrid
und Diäthylenglykol mit den annähernden molaren A@t@@len von 1 : 3 : 4,2 gebildet
werden.
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Das in dem erfindungsgemässen hitzehärtharen Polyester@@@@@@-misch
verwendete äthylenisch ungesättigte Monomere kann beispielsweise St@rol sein, in
welchem Falle gewöhnlich 50 bis 60 Gew.% des ersten und des zweiten ungesättigten
Polyesters verwendet
werden und von 40 bis 50 Gew.% Styrol.
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Bei der @erstellung der erfindungsgemässen Kunstharz-Betonmassen ist
es zweckmässig, eine Lösung des ersten und des zweiten ungesättigten Polyesters
in den äthylenisch ungesättigten Monomeren vorzubereiten und der Lösung dem Beschleuniger
z. B. Kohaltnaph-@henat, sowie dem Inhibitor, z. B. tertiäres Butylcatechol einzuverleiben.
Wenn der Zuschlag siliziumhaltig ist, wird er vorzugsweise mit einem Silan-Kupplungsmittel
behandelt, bevor er mit dem hitzehärtharem Polyesterharzgemisch vermischt wird.
Der Polymerisationsinitiator, z. B. Methyläthylketorperoxid wird dem hitzehärtbaren
Polyesterharzgemisch zugesetzt, das darnsofort mit dem Zuschlag vermischt wird.
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Die erfindungsgemässen Kunstharz-Betonmassen werden vorzugsweise auf
einer Beto@unterlage aufgelegt, die mit einer Schicht des @itzehärtbaren Polyesterharzgemisches
bedeckt worden ist, um eine sogenannte Bindeschicht zu bilden. Nachdem die Kunstbarzbetonmasse
auf die Bet@nunterlage aufgebracht und abgeglichen worden ist, kann die Oberfläche,
nachdem das Material ein Gel geworder ist, in der Weise behandelt werden, dass auf
dieses eine dünne Schicht eines starren Polyesterharzes, das ein Wach@ enthält,
aufgebracht werden. Für Deckenbauzwecke ist eine Decke der Kunstharzbetonschicht
von etwa 6 mm (etwa 1/4 Zoll) @@@@@@@@en.
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Die Herstellung einer erfindungsgemässen Kunstharz-Betonmasse wird
in den nachfolgenden Beispielen beschrieben.
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Beispiel 1 Ein erstes ungesättigtes Polyester wurde aus 0,5 Mol Fumarsäure,
0,5 Mol Phthalsäur@anhydrid und 1,4 Mol aus 1,2-Propylenglykol @@@gestellt. 5@ Gew.teile
dieses ersten ungesättigten Polyesters
wurden dann in 47 Gew.Teilen
eines Styrolm@@@@@en aufgelöst.
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d@@ 0,0@6 Gew. Teile tertiäres Butylestechol als Inhibitor @@@-hi@@t.
(Der erste ungesättigte Polyester k@nn mit St@rl @@@@@@@@ und zur Bildung von Polyesterharzen
von Wärmefestigkeiter v@r 55° bis 70°C und Zug-@lastizitätsmoduli von etwa 15,400
kg/cm2 (etwa 0,22 x 106 lbs/in2) gehärtet werden).
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Ein zweites ungesättigtes Polyester wurde aus 0,25 Mol Maleinsäureanhydrid,
0,75 Mol Phthalsäureanhydrid und 1,04 Diäthyle@-glykol hergestellt. 45 Gew.Teile
diese zweiten ungesättigte@ Polyesters wurden in 46 Gew.Teilen des Styrolmonomeren
gelöst, das 0,0@6 Gew.Teile tertiäres Butylcatechol als @nhibitor enthielt. (Der
zweite ungesättigte Polyester kann mit Styrol @@-mischt und zur Bildung von Polyesterharzen
gehärtet werden.
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die Wärmefestigkeit von unter 20°C und Zug-Elastizitätsmoduli von
etwa 700 kg/cm2 (0,01 x 106 lbs/in2) haben).
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19,8 Gew.Teile der Styrollösung des ersten ungesättigten Polyesters
und 79,2 Gew.Teile der Styrollösung des zweiten ungesättigten Polyesters wurden.
miteinander vermischt, um eine gemischte Lösung aus 53 Gew.Teilen des ersten und
des zweiten un@@@ättigten Polyesters gelöst in 46 Gew.Teilen des Styro@@@@@-meren
zu erhalten. Die gemischte Lösung hatte eine Anfangsviscosität von etwa 1 Poise.
@ierauf wird der gemischten Lösung @@@ Gew.Teil Ko@@ltnaphthenat als Beschleuni@er
zur Bildung eines hitzehärtbaren Polyesterharzgemisches zugesetzt. Das Kobaltnaphthenat
enthält 6 Gew.% Kobalt.
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Ein Teil des hitzehärtbaren Polyesterharzgemisches wurde dann gehärtet,
wobei als Polymerisationsinitiator zwei Gew.Teile einer handelsüblichen 50 %igen
Methyläthylketonperoxid-Lösur je 100 Gew.Teile des hitzehärtbaren Polyesterharzgemisches
v@rw
@ndet wurden und die f@@@enden @i@enschaften erhalten wurden:
Wärmefestigkeit (1): @@°C Zug-@lasti@ität@wodul: 5600 kg/cm2 (0,08x106 lbs/in2)
Zugfestigkeit: 161 kg/cm2 (2,300 lbs/in2 (1) gemessen nach ASTM D 648-45T unter
Verwendung einer maximalen Faserspannung von 18,48 kg/cm2 (267 lbs/in2).
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15 Gew. Teile des ungehärteten hitzehärtbaren Polyesterharzgemisches.
de@ 2 Gew.%, bezogen auf das Gewicht des hitzehärtbaren Polyesterharzgemisches,
Meth@@äthylketonperoxid als Polym@ri@@tionsi@itiator zugesetzt worden war. wurden
dann mit 85 Gew.Teiler eines @iliziumhaltigen Zuschlags vermischt der mit chem Silan-Ku@@lungsmittel
behandelt worden war und dem @in Gew.%, bezogen auf das Gewicht des Zuschlags, einer
@igmentpaste zugesetzt worden war, wobei der Zuschlag die folgende K@rngrösserverteilung
h@tte: 100 Gew.% Siebdurchgang bei 2,410 mm lichter Maschenweite (No.7B.S.
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sieve) 77 Gew.% Siebdurchgang bei 1,203 mm lichter Maschenweite (No.
14B.S.
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sieve) 63 Gew.% Siebdurchgang bei 0,599 mm lichter Maschenweite (No.25B.S.
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sieve) 83 Gew.% Siebdurchgang bei 0,295 mm lichter Maschenweite (No.
52B.S.
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sieve) @9 Gew.% Siebdurchgang bei 0,132 mm lichter Maschenweite (No.
100 B.
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S. sieve) Die Hohlr@@@@ im Zuschlag waren im wes@ntlichen mit dem
hitzehärtbaren Polyesterharzgemisch gesättigt und die auf diese Weise gebildete
@asse bildete eine erfindungsgemässe Kunstharz-Betonmasse.
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@@ Ver@@@@@@@@@@@ken wurde ein @@@@sättigter Polyester mit der Zusammensetzung
des vorangehend beschriebenen ersten ungesättigten
Polyesters hergestellt.
Dieser ungesättigter Polyester wurde mit Styrolmonomeren verdünnt, das 0,036 Gew.%
tertiäres @utyl-@atechol als Polymerisationsin@i@itor enthielt. um ein hitzehärtbares
Polyesterharz mit einer Viscosität von 1 Poise bei 25°C zu erhalten. 100 Gew.Teile
des @itzehärtbaren Polyesterharzes wurden durch den Zusatz von einem Gew.Teil Kobaltnahthenat
(enthaltend 6 % Kobalt) und 2 1/2 Gew.Teilen einer handelsüblichen 50 %igen Methyläthylketonneroxid-Lösung
aktiviert und in Formen gegossen, in denen sie zum Härten gehen gelassen wurden.
Nach drei Mo@@ten @@@@@@ die Wärmefestigkeit des er-@ärteten Harzes 57° C (@@messen
nach ASTM D 648-45T bei einer maximalen Faserspannung von 18,48 kg/cm2 (264 lbs/in2)).
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Der Zug-Elastizitätsmoul des erhärteten Harzes bei 25°C betrug 2,800
kg/cm2 (4 x 105 lbs/in2). Eine frisch aktivierte Probe des unge@ärteten hitzehärtbaren
Polyesterharzes wurde mit einem siliziumhaltigen Zuschlag mit der vorerwähnten Korngröss@nverteilung
in den Anteilen von 18 Gew.Teilen Harz auf 82 Gew.Teile Zuschlag gemischt und das
Gemisch wurde mit einer Dicke von 6 mm (1/4 Zoll) auf einer Betonplatte ausgebreitet.
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di@ vorh@r dünn mit einem anderen Teil des aktivierten Harzes beschichtet
worden war und zum Häreten stehen gelassen. Nach 24 Stunden bei einer Temperatur
von etwa 20°C war das Gemisch aus Zuschlag und aktiviertem Harz erhärtet, hatte
jedoch ein fleckiges Aussehen, was innere Brüche anzeigt. welche bei der in der
beschriebenen Weise angesetzten erfindungsgemässen Masse nicht auftreten.
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Beispiel 2 Eine Kunstharz-Betonmasse wurde unter Verwendung von 12
Gew.Teilen des in Beispiel 1 beschriebenen Harzgemisches und 88 Gew.
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Teilen eines siliziumhaltigen Zuschlags mit einem feiner Glimmer/
@uarz/Chlorit-Füller zubereitet. @er Zuschlag hatte die folgende Korngrössenverteilung:
100
Gew.% Siebdurchgang bei 2,410 mm lichter Maschenweite (No.7 B.S.
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sieve) 83 Gew.% Siebdurchgang bei 1,203 mm lichter Maschenwiete (No.
14 B.S.
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sieve 64 Gew.% Siebdurchgang bei 0,599 mm lichter Maschenweite (No.25
B.S.
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sieve) 42 Gew.% Siebdurchgang bei 0,295 mm lichter Maschenweite (No.52
B.S.
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sieve 20 Gew.% Siebdurchgang bei 0,152 mm lichter Maschenweite (No.
100B.S.
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e..ieve) 12 Gew.% Siebdurchgang bei 0,076 mm lichter Maschenweite
(No.200B.S.
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sieve) Beispiel 3 Eine Kunstharz-Betonm@@se wurde unter Verwendung
von 18,3 Gew.
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Teilen wie in Beispiel 1 beschriebenen Harzgemisches und 81,7 Gew.Teilen
eines siliziumhaltigen Zuschlags mit einem feinen Glimmer/Quarz/Chlorit-Füller zubereitet.
Der Zuschlag hatte die folgende Korngrössenverteilung: 100 Gew.% Siebdurchgang bei
2,410 mm lichter Maschenweite (No.7 B.S.
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sieve) 80 Gew.% Siebdurchgang bei 1,203 mm lichter Maschenweite (No.14B.S.
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sieve) 59 Gew.% Siebdruchgang bei 0,599 mm lichter Maschenweite (No.25B.S.
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sieve) 34 Gew.% Siebdurchgang bei 0,295 mm lichter Maschenweite (No.52B.S.
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sieve) 10 Gew.% Siebdurchgang bei 0,152 mm lichter Maschenweite (No.100
B.
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S. sieve) 4 Gew.% Siebdurchgang bei 0,076 mm lichter Maschenweite
(No.200B.
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S. sieve) Beispiel 4 Eine Kunstharz-Betonmasse wurde unter Verwendung
von 14 Gew.Tei len des in Beispiel 1 beschriebenen Harzgemisches und 86 GeJ.
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Teilen eines Zementklin@erzuschlags von hohem Tonerdegehalt zubereitet.
Der
Zuschlag hatte die folgande Korngrössenverteilung: 100 Gew.% Siebdurchgang bei 4,762
mm lichter Maschenweite (No. @/16 B.S.sieve) 99 Gew.% Siebdurchgang bei 2,410 mm
lichter Maschenwiete (No.7 B.S.
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sieve) 78 Gew.% Siebdurchgang bei 1,.203 mm lichter Maschenweite
(No.14B.S.
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sieve) 54 Gew.% Siebdurchgang bei 0,599 mm lichter Maschenweite (No.25B.S.
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sieve) @6 Gew.% Siebdurchgang bei 0,295 mm lichter Maschenweite (No.52B.S.
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sieve) 17 Gew.% Siebdurchgang bei 0,152 mm lichter Maschenweite (No.100
B.
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S. sieve) 5 Gew.% Siebdurchgang bei 0,076 mm lichter Maschenweite
(No.200 B.
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S. sieve) Beispiel 5 Es wurden Gemische aus dem in Beispiel 1 beschriebenen
ersten und zweiten ungesättigten Polyester mit dem in der folgenden Tabelle angegebenen
Anteilen hergestellt. Die Gemische waren alle zur Verwendung für die Herstellung
von erfindungsgemässen Kunstharz-Betonmassen geeignet. Die Festigkeit@ei@enschaften
der Gemische sind ebenfalls in der nachfolgenden Tabelle angegeben.
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Tabelle Verhältnis des ersten @0/70 @0/80 16/84 zum zweiten Polyester
Wärmefestigkeit °C @7 @@ @0 bis bis bis 44 @9 @7 Zugefestigkeit kg/cm2 196 161 141
(p.s.i.) (2,800) (2,800) (2,000) Zugmodul kg/cm2 7000 5600 1200 (x 106 p.s.i.) (0,10)
(0,08) (0,06) bis bis bis 10 500 7700 7000 (0,15) (0,11) (0,10)