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Herstellung von elastichen Beschichtungsmassen für Flachdächer, Balkone
und Terassen aus ungesättigten Polyesterharzen Zur Beschichtung und zur Isolierung
von Bauwerken mit Flachdächern, Terrassen und Balkonen verwendet man bisher in der
Regel elastische Dichtungsbahnen aus Bitumen oder Kunststoffen. Ferner ist bekannt,
daß als Beschichtungsmaterialien kalthärtende, ungesättigte Polyesterharze verwendet
werden können. Bei Verwendung von ungesättigten Polyesterharzen müssen Verstärkungsmaterialien,
in erster Linie Glasfasermatten, als Armierungsmaterial verwendet werden. Hierbei
entstehen harte Beläge, die keine Dehnfähigkeit haben, wie sie der Unterbau bei
Bauwerken erfordert.
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Aus diesem Grunde müssen Dehnfugen und Dehnwellen bei diesen Beschichtungen
eingebaut werden. Die Verwendung elastischer Polyesterharze in Verbindung mit elastischen
Verstärkungsmaterialien wie z.B. Synthese-Vliesen ist bisher nicht praktikabel,
da die bekannten Beschichtungsmassen aus ungesättigten Polyesterharzen auch bei
elastischer Einstellung bei niedrigen Temperaturen unter 0 °C ihre Dehnfähigkeit
einbüßen und einen glasharten Zustand erreichen. Beim heutigen Stand der Technik
ist weiterhin die Verwendung von kältehärtenden Polyurethan-Beschichtungsmassen
bekannt, die als elastische Beschichtungsmassen, auch in Verbindung mit elastischen
Synthese-Vliesen, verwendet werden können. Der Nachteil dieser Beschichtungsmassen
besteht in der Anfälligkeit gegenüber Luftfeuchte und in der Unwirtschaftlichkeit
durch die relativ teure Rohstoffbasis.
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Die Erfindung bezweckt die Herstellung geeigneter Beschichtungsmaterialien
für Flachdächer, Terrassen und Balkone unter Verwendung modifizierter ungesättigter
Polyesterharze, die eine wirtschaftliche Rohstoffbasis und gute maschinelle Verarbeitung
auf den Bauwerken gewährleisten. Das Herstellungsverfahren derartiger Beschichtungsmassen
basiert auf Rohstoffen, die in großen Mengen preisgünstig zur Verfügung stehen.
Bei dieser neuen Beschichtungsmasse handelt es sich um lagerstabile isocyanatvorvernetzte,
ungesättigte Polyesterharze, die nach der Polymerisation zähelastiche Beschichtungen
ergeben, die selbst bei Temperaturen bis -35 °C noch elastisch bleiben und damit
als Isoliermaterial auf Bauwerken wie Flachdächern, Terrassen und Balkonen ohne
Dehnfugen und Dehnwellen verwendet werden können.
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Verfahrensbeschreibung Bei der technischen Herstellung von ungesättigten
Polyesterharzen kann man sowohl von gesättigten als auch von ungesättigten Dicarbonsäuren
ausgehen. Die ungesättigte Säure stellt bei der späteren Mischpolymerisation des
ungesättigten Polyesterharzes n1it Monomeren wie z.B. Monostyrol durch Aufspaltung
der Doppelbindung die bindungsaktive Komponente dar, die eine räumliche Vernetzung
des Polyesterharzes ergibt. Ein gewisser Anteil ist deshalb auch bei der Herstellung
elastischer ungesättigter Polyesterharze notwendig, um keine zu reaktionsträgen
Produkte zu erhalten. Im vorliegenden Verfahren hat sich ergeben, daß ein Anteil
von
20 - 30 % ungesättigter Dicarbonsäure ausreichend ist, um noch
hinreichend reaktionsfähige Polyester zu erzielen. In der Formulierung eines möglichst
zähen und elastischen ungesättigten Polyesterharzes wurde folgender Ester hergestellt:
1.) 1 Mol Neopentylglykol 1/4 Mol Fumarsäure 3/4 Mol Adipinsäure Aus dieser Formulierung
ist ersichtlich, daß ein langkettiges, bifunktionelles Glykol verwendet wird. Langkettige
Alkohole wirken in Bezug auf die Flexibilität der Harze ähnlich wie langkettige
Säuren, da in den Ketten des ungesättigten Polyesterharzes die Säuren und die Alkohole
in annähernd abwechselnder Reihenfolge verknüpft werden. Neopentylglykol ergibtii-rner
eine gute Verträglichkeit der daraus hergestellten Ester mit den Monomeren, wie
Monostyrol und den später noch zu nennenden Additionsprodukten. Es ist ferner bekannt,
daß sich durch Verwendung von Neopentylglykol die Verseifungsbeständigkeit der daraus
resultierenden Polymere erheblich verbessern läßt.
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Die Herstellung des Esters, wie vorstehend, d.h. der Kochprozess bei
190 OC wird bei Erreichen einer Säurezahl von 12 mg KOH/g beendet. Nach Abkühlen
auf 100 C wird ca. 50 % (Gewichtsprozent) Monostyrol zugegeben. Das zur Verwendung
kommende Monostyrol muß mit einem Zusatz von 0,02 % tert. Butylbrenzcatechin stabilisiert
sein. Anschließend wird die fertige Mischung auf Raumtemperatur abgekühlt. Die Haltbarkeit
dieses Esters in Monostyrol kann mit 10 bis 12 Monaten angegeben werden. Im vorliegenden
Fall ist auffällig, daß die Veresterung bis zu einer Säurezahl von 12 mg KOH/g fortgeführt
wird. Im Gegensatz hierzu wird die normale Herstellung von ungesättigten Polyesterharzen
bereits bei einer Säurezahl von 20 - 50 mg KOH/g beendet. Im vorliegenden Fall ist
bei der Weiterverarbeitung dieses Ausgangs-Esters die relativ niedrige Säurezahl
bei dieser Formulierung von entscheidender Bedeutung.
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Es ist bisher bereits bekannt, daß eine Modifizierung ungesättigter
Polyesterharze durch Zugabe von Diisocyanaten möglich ist. Hierbei entsteht durch
Polyaddition eine engere Verknüpfung, die eine größere Zähigkeit der Endprodukte
ergibt, die sich ferner durch bessere Wetterbeständigkeit und geringere Wasseraufnahme
der Polymerisate auszeichnen. Die Zugabe von Diisocyanaten muß jedoch unmittelbar
vor der Verarbeitung vorgenommen werden, da die Reaktion zwischen Diisocyanat und
dem ungesättigten Polyesterharz bereits nach wenigen Stunden oder einigen Tagen
zu Produkten führt, die in verwendeten Monomeren wie Monostyrd nicht mehr löslich
sind.
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Dieses Verfahren geht ebenfalls von der Modifizierungsmöglichkeit
durch Diisocyanate aus, gelangt hierbei jedoch zu lagerstabilen Zwischenprodukten
durch den Umweg der Herstellung von Isocyanat-Präpolymeren.
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Herstellung der Isocvanat-Präpolymere: 2.) In 3200 g Monostyrol (stabilisiert
mit 0,02 % tert. Butylbrenzkatechin) werden nacheinander gelöst: 560 g Polyäther
aus Propylenoxid und Triol (Mol Gewicht 450, Hydroxylgehalt 11,5 %) 1120 g Polypropylenglykoläther
( linear, Hydroxylgehalt 3,5 %) anschließend wird 2760 g Diphenylmethan 4,4-diisocyanat
(Technisch liegt dieses Produkt als Gemisch mit Homologen in flüssiger Form mit
einem NCO-Gehalt von 30 % vor.) zugegeben.
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Die Adduktbildung läuft unter leichter Erwärmung reibungslos ab, wenn
durch laufendes Rühren die sterische Hinderung aufgehoben wird. Auch ohne Zugabe
von Reaktionsbeschleunigern ist bei Raumtemperatur die Adduktbildung nach ca. 30
Stunden abgeschlossen. Das entstandene Präpolymer bleibt im Monostyrol voll gelöst.
Das bei der Reaktion freiwerdende Kohlendioxyd entweicht vollständig. Ohne jeden
Verlust entsteht eine Präpolymerlösung mit ca. 58 % Feststoffgehalt. Der NCO-Gehalt
liegt bei ca. 8 %.
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3.) In 5080 g Monostyrol (stabilisiert mit 0,02 % tert. Butylbrenzkatechin)
wird zunächst aufgelöst: 268 g Polyesterharz (Basis Adipinsäure + 1,3-Butylenglykol
+ Hexantriol. Hydroxylgehalt 6,5 %) Nach vollständiger Lösung dieses Esters in Monostyrol
wird anschließend 2400 g Isophorondiisocyanat (3-Isocyanatomethyl-3,5,5-trimethylcyclohexylisocyanat
NCO-Gehalt 37,5 %) zugesetzt.
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Nach Zugabe des Isophorondiisocyanats muß die Bildung des Adduktes
durch einen Beschleuniger aktiviert werden. Im vorliegenden Fall sind 10 g Dibutylzinndilaurat
erforderlich. Die Reaktion läuft innerhalb von 12 Stunden bei Raumtemperatur ab.
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Im übrigen gilt auch bei diesem Rezeptbeispiel das unter 2. Gesagte.
Es entsteht hierbei eine Präpolymerlösung mit ca. 35 % Feststoffgehalt. Der NCO-Gehalt
dieser Lösung liegt bei 4,4 %.
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Im Vorstehenden wurde die Herstellung der Einzelkomponenten beschrieben,
die die Ausgangsbasis zur Herstellung der eigentlichen Beschichtungsmasse für Flachdächer,
Terrassen sowie Balkone sind. Es wurde eingangs die Herstellung eines ungesättigten
Polyesterharzes in Monostyrol unter Verwendung von Neopentylglykol und Adipinsäure
und einer kleinen notwendigen Menge Fumarsäure beschrieben. Die Führung des Veresterungsvorgangs
bis zu einer Säurezahl unter 20 mg KOH/g ist hierbei sehr wesentlich.
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Als zweite wesentliche Vorkomponente wurde die Herstellung von zwei
verschiedenen Diisocyanat-Präpolymeren in Monostyrol geschildert. Beispiel 2. unter
Verwendung eines aromatischen Diisocyanats, im Beispiel 3. unter Verwendung eines
aliphatischen Diisocyanats. Aus diesen Vorkomponenten wird die eigentstiche Beschichtungsmasse
wie folgt hergestellt: Beispiel A: 4200 g ungesättigtes Polyesterharz (2100 g ungesättigtes
Polyesterharz enthergestellt entsprechend Be- sprechend Beispiel 1.
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schreibung 1. mit 50 % Mono- + 2100 g Monostyrol) styrolanteil +
84 g Präpolymerlösung aus Diphenylmethan-4,4-diisocyanat, nach Ansatzbeispiel 2.
mit 58 % Festkörperanteil in Monostyrol Nach gründlichem Mischen beider Kosponenten
beginnt die Reaktion, die zu einem in Monostyrol gelösten, langkettigen isocyanatvernetzten,
ungesättigten Polyesterharz führt. Die Reaktion verläuft exotherm unter geringer
Wärmefreisetzung. Bei vorstehendem Beispiel erhöht sich die Temperatur von 20 OC
auf max. 35 OC Durch laufendes Rühren während der gesamten Reaktionszeit wird die
hierbei freiwerdende Kohlensäure gleichmäßig abgeführt. Nach Beendigung der Reaktion
und Abkühlung auf Raumtemperatur verbleibt ein lagerstabiles Produkt mit einer Viskosität
von ca. 450 cp.
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Diese bereits verarbeitbare Beschichtungsmasse, die in gelblich-transparenter
Eigenfarbe vorliegt, kann anschließend im gewünschten Farbton eingefärbt und in
ihrer Viskosität dem Verarbeitungsverfahren angepaßt werden. Als Farbstoffe können
alle inerten, wetterfesten Pigmente Verwendung finden wie z.B. Titandioxid (Rutil-Pigment),
Chromoxidgrün, Eisenoxidschwarz. Um einen guten Verlauf und eine gleichmäßige Verarbeitbarkeit
als Beschichtungsmasse zu erzielen, ist ferner die Zugabe von Thixotropiemitteln,
z.B. hochdisperser Kieselsäure notwendig.
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Rezeptur für Farbton grau 4000 g Reaktionsprodukt aus Beispiel A +
200 g Titandioxid (Rutil-Pigment) + 20 g Eisenoxidschwarz + 15 g Thixotropiemittel
(hochdisperse Kieselsäure mit einer Oberfläche von 200 qm/g) Als Füllstoff kann
zusätzlich Aluminiumhydrat gAl(OH) zur Verbilligung der Beschichtunqsmasse zuqesetzt
werden. Der Zusat an diesem Füllstoff muß jedoch
mengenmäßig auf
ca. 30 Volumenprozent beschränkt bleiben, um die Elastizität der Beschichtungsmasse
nicht zu verschlechtern.
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Das gründliche Einmischen der Farb- und ggf. Füllstoffe, sowie des
Thixotropiemittels sollte mit stark scherenden Mischern vorgenommen werden. Ggf.
empfiehlt es sich, in eine Stammlösung aus Reaktionsprodukt nach Beispiel A mit
den notwendigen Farb- und Füllstoffen und Thixotropiemittlen zu versetzen und diese
Stammlösung auf einer Dreiwalze oder einer Trichtermühle homogen abzureiben, so
daß ein völlig agglomeratfreies Produkt entsteht, das dann dem Gesamtansatz zugesetzt
wird.
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Beispiel B 4200 g ungesättigtes Polyesterharz entsprechend Beschreibung
1. mit 50 % Monostyrolanteil + 152 g Präpolymerlösung aus Isophorondiisocyanat entsprechend
Ansatzbeispiel 3.
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Nach gründlichem Vermischen beider Lösungen beginnt die Reaktion.
Es entsteht ein stabiler, vorvernetzter, ungesättigter Polyester in Monostyrol mit
voller Laerfähigkeit. Die Reaktion verläuft exotherm, bei einer Starttemperatur
von 20 um wird eine Maximal-Temperatur von +26 OC festgestellt. Die Reaktion ist
nach ca.
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28 Stunden beendet.
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Die Weiterverarbeitung, d.h. die Zugabe von Farb- und Füllstoffen
und Thixotropiemitteln erfolgt nach gleichem Rezeptbeispiel wie A. Der Unterschied
dieser Rezeptur besteht im wesentlichen jedoch darin, daß ein vorvernetztes, ungesättigtes
Polyesterharz entsteht, das aufgrund der Verwendung von aliphatischem Isophorondiisocyanat
zu lichtechten, nicht vergilbenden Endprodukten führt. In diesem Fall ist es möglich,
rein weiße Färbungen durch entsprechende Zugabe von Titandioxid-Rutil herzustellen.
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Beschichtungsmassen nach Rezeptbeispielen A und B sind lagerstabile
Beschichtungsmassen, die direkt auf den Baustellen durch Zugabe von Peroxiden und
Aktivatoren (Beschleunigern) zu Festprodukten mit elastischen Eigenschaften polymerisiert
werden können. Die Verarbeitungsart unterscheidet sich im wesentlichen nicht von
der Verarbeitung ungesättigter Polyesterharze und braucht deshalb nachstehend nur
kurz beschrieben werden.
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Verarbeitungsbeisele1 a nsbe2si2iela 1000 g Beschichtungsmasse nach
Rezeptbeispiel A + 40 g Benzolperoxid ( 50 %ig als phlegmatisiertes Pulver oder
als Paste) Nach gründlichem Durchmischen und Auflösen des Peroxids wird unmittelbar
vor der Verarbeitung 30 g Dimethylparatoluidin (10 %ig in Monostyrol) zugegeben.
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Nach Zuqabe der Dimethylparatoluidinlösung beginnt innerhalb von 10
Minuten
die Polymerisation, d.h. die Härtungsreaktion. Innerhalb
dieses Zeitraums muß daher die Beschichtungsmasse in gewünschter Dicke auf die zu
beschichtende Fläche aufgebracht und verteilt werden.
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Wenn eine längere Verarbeitungszeit gewünscht wird, kann statt Dimethylparatoluidin-Lösung
als Aktivator Dimethylanilin-Lösung (10 Sig in Monostyrol) in gleicher Menge verwendet
werden. In diesem-Fall beträgt die verbleibende Verarbeitungszeit ca. 30 Minuten.
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Verarbeitungsbelseiel b 1000 g Beschichtungsmasse nach Rezeptbeispiel
B + 40 g Methyläthylketonperoxid (50 %ig in Phlegmatisierungsmittel) Nach gutem
Einmischen dieses Peroxids wird unmittelbar vor der Verarbeitung als Aktivator 20
g Cobalt-Naphthenat (1 % Co-Gehalt) zugegeben.
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Nach diesem Verarbeitungsbeispiel verbleibt eine Topfzeit von ca.
30 Minuten.
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Innerhalb dieses Zeitraums muß die Beschichtungsmasse verarbeitet
werden.
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Im vorstehenden Abschnitt wurde die Verarbeitung der Beschichtungsmassen
aus vorvernetzten, ungesättigten, elastischen Polyesterharzen nach Zugabe von organischen
Peroxiden und Aktivatoren beschrieben. Mit Hilfe dieser Beschichtungsmassen ist
es möglich, beliebig dicke Schichten auf die zu schützenden Untergründe wie Flachdächer,
Terrassen und Balkone aufzubringen. Die Masse selbst, die nach Zugabe der Peroxide
und Aktivatoren nur noch eine beschränkte Zeit flüssig und damit verarbeitbar bleibt,
kann mit den üblichen Verarbeitungsgeräten wie Spachteln, Rakeln und Walzen aufgebracht
werden. Darüber hinaus ist diese Beschichtungsmasse geeignet, sie unter Verwendung
von 2-Komponenten -Spritzgeräten mit Mischpistolen als Beschichtungsmaterial in
relativ kurzer Zeit auf sehr große Flächen aufzuspritzen.
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Da in der Regel die zu beschichtenden Flächen von Poren, Fugen und
Rissen durchsetzt sein können, besteht die Gefahr, daß die noch flüssige Beschichtungsmasse
nicht zum Oberbrücken dieser Risse und Fugen geeignet ist. Aus diesem Grund wird
zur Erzielung einer gleichmäßigen Schichtstärke und zur Oberbrückung der Fugen und
Risse ein synthetisches Vlies zur Hilfe genommen. Dieses Synthese-Vlies wird vor
Aufbringen der Beschichtungsmasse trocken auf die waagerechten Flächen der Balkone,Terrassen'oder
Flachdächer aufgelegt. Anschließend wird die Beschichtungsmasse nach vorstehenden
Rezepturen auf das Vlies aufgeschüttet und gleichmäßig verteilt. Die Durchtränkung
des Vlieses ist ohne Schwierigkeiten und ohne zusätzliche Arbeit möglich. Zur Anwendung
können nur Synthese-Vliese auf der Basis Therephtahisäurepolyester Verwendung finden,
die sich durch große Dehnfähigkeit auch bei niedrigen Temperaturen auszeichnen.
Bei Verwendung derartiger unverwebter Synthese-Vliesen mit Quadratmetergewichten
von 50 bis
200 g entstehen Auftragsdicken von ca. 2 - 3 mm bei völliger
Durchtränkung der Vliese, unter Verwendung der vorstehend beschriebenen Beschichtungsmasse.
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Der mengenmäßige Anteil des zur Verwendung kommenden Vlieses ist hierbei
derartig gering, daß die wesentlichen Eigenschaften der Beschichtungsmasse, wie
die gute Elastizität und Dehnfähigkeit auch in der Kälte nicht beeinträchtigt werden.
Synthese-Vliese aus gesättigten Terephtalsäurepolyesterharzen in Quadratmetergewichten
von 50 - 200 g gewährleisten ferner, da sie sich mit diesen Beschichtungsmassen
ohne Schwierigkeiten durchtränken lassen, eine gleichmäßige Schichtstärke der Gesamtbeschichtung.
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Das Auftragen der Beschichtungsmasse aus vorvernetzten, ungesättigten
Polyesterharzen, entsprechend vorstehenden Rezepturbeispielen, kann durch Verwendung
von 2-Komponenten Spritzanlagen wirtschaftlich gestaltet werden. In diesem Fall
gewährleistet die Verwendung des Synthese-Vlieses aus Terephthalsäurepolyester eine
gleichmäßige Beschichtungsdicke je nach ausgewähltem Vl iestyp.
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In vorstehenden Beispielen ist die Herstellung von Beschichtungsmassen
aus ungesättigten Polyesterharzen beschrieben worden, deren Eigenschaften es erlauben,
die Abdichtung und Beschichtung von Flachdächern, Terrassen und Balkonen unter neuen
Gesichtspunkten wirtschaftlich und sicher vorzunehmen.
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Die Beschichtungsmassen nach vorstehenden Rezepturbeispielen ergeben
hochelastische Beschichtungen, die sich durch bleibende Elastizität, auch bei niedrigen
Temperaturen bis zu -35 OC, außerordentlich gute Haftfestigkeit auf allen Untergründen
und durch hervorragende Wasser- und Wetterbeständigkeit und rationelle Verarbeitung
auszeichnen. Im Gegensatz zu anderen bisher bekannten Beschichtungsmassen können
hiermit fugenlose, wasserdichte und wetterfeste Abdichtungen auf Flachdächern, Balkonen
und Terrassen mit geringstem Arbeitsaufwand sicher hergestellt werden.