DE2437813B2 - Verwendung von Massen zur Herstellung von Formteilen, Beschichtungsmassen, Klebespachteln und Vergußmassen - Google Patents

Description

zur Herstellung von Formteilen, Beschichtungsmassen, Klebespachteln, Vergußmassen.

Seit langem bewähren sich Polymerisate als Bindemittel für gefüllte Massen, die als Beschichtungsmittel, Klebespachtel, Vergußmassen und ähnliche Formulierungen eingesetzt werden. Sie dienen beispielsweise zur Reparatur oder zur Beschichtung von Zementbeton oder zum Verguß elektrischer Elemente.

Für die praktische Bewährung solcher Kombinationen ist es wichtig, daß der Verbundwerkstoff möglichst geringe Spannungen in der Adhäsionsschicht aufbaut, die durch Schrumpfung des Polymerisates während der Vernetzungsreaktion und durch unterschiedliche thermische Bewegung der Verbundmaterialien bei Temperaturänderungen entstehen.

Acrylsäureester verursachen bei der Polymerisation einen Reaktionsschwund von ca. 8-10Vol.-%. Durch geeignete Bindemittelformulierung unter Einsatz höhermolekularer Polymerer kann man den Schwund reduzieren, dennoch ist für die Herstellung von Verbundwerkstoffen eine weitere Reduzierung durch Füllung mit zumeis* anorganischen Füllstoffen nötig.

Wenn der Verbundwerkstoff Temperaturschwankungen und besonders Temperaturen unter 0⁰C ausgesetzt ist, erfordern auch die nur geringen Reaktionsschwund erzeugenden Epoxid- und Polyurethan-Harze eine möglichst hohe Füllung mit anorganischen Füllstoffen, um die etwa 10-20mal größeren linearen Ausdehnungskoeffizienten des reinen Duromeren im Vergleich zu den Koeffizienten anorganischer Materialien wie Quarzsand, Zement zu reduzieren.

Beispielsweise eignen sich für die zuverlässige Beschichtung von Zementbeton, der dem natürlichen Temperaturwechsel unterworfen ist, nur Kunstharzmörtel mit einem linearen Ausdehnungskoeffizienten von<30· 10~⁶.

Hochgefüllte Polymerisatmörtel haben den Nachteil, daß sie sich nur mit großem Verarbeitungsaufwand applizieren lassen. Sie müssen weitgehend manuell, mit der Kelle, verarbeitet werden.
Bei Anwendungen von gefüllten Polymerisatmassen unter Bedingungen geringer zu erwartender Temperaturdifferenzen kann man die Füllstoffanteile der Polymerisatmassen verringern. Denn die kleinere Temperaturdifferenz verursacht geringeren Spannungsaufbau durch geringere thermische Bewegung.

Niedriggefüllte Mörtel sind für die Verarbeitung sehr vorteilhaft, da sie nach grober Verteilung nivellierend verlaufen. Da jedoch der Bindemitteigehalt beträchtlich erhöht werden muß, um den selbstverlaufenden Effekt zu erzielen, liegt der Materialaufwand für selbstverlaufende Mörtel wesentlich höher als für kellerverlegbare Mörtel.

Die gleichen Schwierigkeiten bei der Anwendung gefüllter Polymerisatmassen treten analog auch in anderen Einsatzgebieten auf.

Durch den erfindungsgemäßen Einsatz von Mikrofüllstoffen mit mittleren Korngrößen von <5μ in gefüllten Polymerisatmassen kann nun der Bindemittelgehalt reduziert und die Verarbeitung verbessert werden.

Anmeldungsgegenstand ist die Verwendung derartiger Massen gemäß dem Patentanspruch.

Kellenverlegbare Mörtel lassen sich durch den erfindungsgemäßen Zusatz von Mikrofüllstoffen, wie Titan-

jo dioxid, Calzit, Schwerspat leichter verarbeiten, da der Mörtel weniger an der Kelle klebt und mit geringerem Kraftaufwand zu verarbeiten ist. Dadurch wird es möglich, den Bindemittelgehalt bei gleicher Verarbeitbarkeit des Mörtels zu senken. Das erfindungs-

j-, gemäße Verfahren gestattet also infolge leichter Verarbeitung und durch geringeren Bindemittelgehalt einen wirtschaftlichen Einsatz von hochgefüllten Polymerisatmassen.
Außerdem wurde gefunden, daß eine zusätzliche Verbesserung eintritt, wenn der Mikrofüllstoff vor der Anwendung getrocknet wird. Erfindungsgemäß kann man bei Acrylsäureestern selbstverlaufende Polymerisatmassen mit einem Bindemittelgehalt <20Gew.-% herstellen. Durch die geringe thermische Ausdehnung

4> solcher Massen ist auch die Verlegung selbstverlaufender Polymerisatmörtel auf Zementbeton möglich. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht die Anwendung arbeitssparender Technologien durch den Einsatz von Polymerisatmassen mit reduziertem Binde-

■ji) mittelgehalt. Die besondere Wirtschaftlichkeit dieser Mörtel ist erkennbar.

Die Vortrocknung der Mikrofüllstoffe geschieht günstigerweise unmittelbar vor der Anwendung. Bei Lagerung des trockenen Mikrofüllstoffes an der Luft

·>·> stellt sich nämlich schnell wieder die Gleichgewichtsfeuchtigkeit des Mikrofüllstoffes ein. Ein vorteilhaftes Verfahren zur Verhinderung der Wasseraufnahme stellt die Dispergierung des getrockneten Mikrofüllstoffes in einer oder mehreren Polymerisatkomponenten dar.

bo Die Verwendung einer Stammpaste erleichtert außerdem die Dosierung des Mikrofüllstoffes. Die Dispergierung des Mikrofüllstoffes kann in heißem Zustand und auch im heißen Polymerisat erfolgen.
Geeignete Mikrofüllstoffe im Sinne der Erfindung

b^r> sind natürliche oder synthetische, anorganische Materialien mit einer mittleren Korngröße <5μ und zumindestens teilweise sphäroider Form. Geeignete Mikrofüllstoffe sind beispielsweise Titandioxid, Eisen-

oxid, Schwerspat, Zinkoxid, Zinksulfid, Calzit

Die erforderliche Zusatzmenge des Mikrofüllstoffes oder eines Gemisches von Mikrofüllstoffen ist abhängig von der Kornverteilung des Füllstoffes und dem Bindemittelanteil.

Die Art und Kornverteilung der Füllstoffe, Art und Menge der Mikrofüllstoffe und Art und Menge der Bindemittel müssen auf die einzelnen Anwendungen und erwünschten Eigenschaften abgestimmt werden. Sinnvolle Bereiche für die Zusatzmengen an Mikrofüllstoffen liegen zwischen 1 und 30% des Gesamtvolumens der Polymerisatmasse, für Bindemittel zwischen 20 und 80% des Gesamtvolumens der Polymerisatmassen. Bezogen auf das spezifische Gewicht von Quarz (d = 2,6) entsprechen den angegebenen Volumenanteilen des Kunstharzes ca. 9 bis 60% an Gewicht und den Volumenanteilen des Mikrofüllstoffes ca. 2 bis 60% an Gewicht.

Als Füllstoffe können alle anorganischen Materialien geeigneter Korngröße verwendet werden. Bevorzugt wird Quarzsand eingesetzt, vorteilhaft sind aber auch Basalt, Bauxit, Hüttensand, Kreide.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung können Zusatzmittel wie Netzmittel, Pigmente, Gleitmittel, Stabilisatoren, Viskositätsregler und ähnliche verwendet werden, ohne den erfindungsgemäßen Effekt zu beeinträchtigen.

Als ungesättigte Ester für die erfindungsgemäß zu verwendenden Polymerisatmassen werden monomere Ester der Acrylsäure und der Methacrylsäure mit jo ein- oder mehrwertigen Alkoholen, Gemische aus mehreren dieser Ester und auch Gemische mit Alkylmethacrylat-Polymerisaten verwendet.

Als mehrwertige Alkohole werden vorwiegend Diole eingesetzt wie Äthylenglykol, Diäthylenglykol, Propylenglykol-1,2, Butandiol-1,3, Neopentylglykol, 1,4-Cyclohexandimethanol, hydriertes Diphenylolpropan, Buten-2-diol-l,4 oder mehrfunktionelle Alkohole wie Glycerin, Trimethylolpropan, Sorbit, Tris-(hydroxyäthyl)-isocyanurat.

Besonders bevorzugt sind die Methylester und Triäthylenglykoldimethacrylsäureester. Als Polymerisate können Homopolymere und Copolymere von Methacrylsäureestern mit anderen Methacrylaten und/oder ungesättigten Monomeren wie Styrol, Acrylsäurederivaten wie Acrylsäureäthylester, Acrylnitril, die im Prinzip bereits beschrieben sind, eingesetzt werden.

Die Acrylate und Methacrylate können durch ungesättigte Monomere in ihren Eigenschaften variiert werden. Verwendung finden Vinylverbindungen wie Styrol und Derivate, Vinylester wie Vinylacetat, stickstoffhaltige Vinylverbindungen wie Vinylpyridin und Allylverbindungen wie Allylester, Diallylphthalat, wie Allyläther aus z.B. Allylalkohol und Pentaerythrit.

Die zugesetzten Mengen an Monomeren liegen bei etwa 10 bis 20 Gewichtsprozent des Gesamtbindemittels.

Zur Härtung der Acrylate finden Radikalbilder, z. B. t-Buthylhydroperoxid, Perester wie t-Butylperbenzoat, Peracetale wie 2,2-Bis-(l-butylperoxy)-butan, Diacyl- t>o persäure und Persäuren wie Benzoylperoxid, Aldehyd- und Ketonperoxide wie Methyläthylketonperoxid, Azoverbindungen wie Azo-isobutyrodinitril, Verwendung.

Zur Beschleunigung Radikale spendender Härter werden vor allem bei Kalthärtung Metallsalze organischer Säuren des Kobalts wie Kobaltnaphthenat, des Vanadiums oder anderer Metalle und auch tertiäre Amine wie Dimethylamin, Mercaptane, Sulfinsäuren eingesetzt

Geeignete Kombinationen und wichtige Prinzipien bei der Formulierung aller Einzelbestandteile sind in dem Kunststoff-Handbuch, Band VIII, Carl Hauser Verlag, München, 1973, beschrieben.

Herstellung der Massen Beispiel 1

40 %ige Lösung von

Polymethylmethacrylat in

Methylmethacrylat

Härter

Rutil

Quarzmehl

(0,04-0,1 mm)

Quarzsand

(0,1-0,3 mm)

Menge (g)

195 g 906 g

604 g

,3 Gew.-%

Rutil wurde 2 Stunden bei 150°C getrocknet, in das Harz eingerührt und im Dissolver dispergiert.

Der Füllstoff wurde in einem Zwangsmischer vorgelegt, die Mischung der Rutil-Acrylharz-Stammpaste mit dem Härter zugefügt und 5 Minuten lang gemischt.

Vergleichsbeispiel 1

40 %ige Lösung von

Polymethylmethacrylat

in Methylmethacrylat

Härter

Quarzmehl

Quarzsand

Menge (g)

=20Gew,%

986 g 657 g

Der Füllstoff wurde in einem Zwangsmischer vorgelegt, die Bindemittelmischung zugefügt und 5 Minuten lang gemischt.

Beispiel 2

Menge (g)

Methylmethacrylat 263 g | _

Härter 2,3 g/ ~

Rutil 127 g

Quarzmehl 905 g

Quarzsand 593 g

Es wurde wie in Erfindungsbeispiel 1 verfahren.

Vergleichsbeispiel 2

Menge (g)

Methylmethacrylat 471 g

Härter 2,3 g

Quarzmehl 905 g

Quarzsand 593 g

= 23,9 Gew.-%

Es wurde wie in Vergleichsbeispiel 1 verfahren. Die Verarbeitungseigenschaften sind in der Tabelle zusammengestellt.

5 Tabelle	24	37 8	13	6	23 C780% F*)
Beispiel	Mikrofüllstofr im Harz Füllstoff	Binde mittel	Viskosität 23 C, poise	Verlauf (cm2) 23 C/50%F*i	128 99 339 287
ErfincL-Beispiel 1 VergL-Beispiel 1 ErfincL-Beispiel 2 VergL-Beispiel 2	+ 1 + 1	38 38 44 44	2100 1800 4öÖ 1000	133 104 350 298
*) Relative Luftfeuchte.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Verwendung von Massen aus sich zu 100% ergänzenden Anteilen von

   A. 20-80 VoL-%, bezogen auf Gesamtvolumen,

   von monomeren Estern der Acrylsäure und/oder Methacrylsäure, mit ein- oder mehrwertigen Alkoholen, Gemischen aus mehreren dieser Ester und auch Gemischen mit Alkylmethacrylat-Polymerisaten,

   B. 80-20 Vol.-%, bezogen auf Gesamtvolumen,

   eines anorganischen Füllstoffes,

   C. 1-30 Vol.-%, bezogen auf Gesamtvolumen,

   eines Mikrofüllstoffes, der eine mittlere Korngröße von <5 μ und zumindestens teilweise eine sphäroide Form aufweist und der gegebenenfalls vor der Herstellung der Masse getrocknet worden ist,