DE2728861A1 - Verwendung waesseriger harzloesungen als binde- und impraegniermittel - Google Patents
Verwendung waesseriger harzloesungen als binde- und impraegniermittelInfo
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Description
Dr. F. Zumslein son. - Dr. E. Ai?F.-.-.c;;n - C. R. Kocr.ic;. Merger
Dipl.-Phys. R. Holzbaue; - Dipl.-Ing. F. Klingt ri^irti - L»r. F. 7 umstein jun.
PATEN ΤΛ N WA LT E
T1HLfON: SAMMEL-NR 225341
TCLlX 529979 BRÄUMAUSSTUASSE 4
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KTONR 397097. DLZ /OO3"CfXJ
CIBA-GEIGY AG, CH-4002 Bascl/Schv:eiz
pr ä gnle η η i ttel
Die Erfindung betrifft die Verwendung wässeriger Lösungen von Epoxidharzen und Aminhärtern als Binde- und Imprägniermittel
zum Veredeln, Verkleben oder Binden von Substraten,insbesondere
als Bindemittel fUr lose Aggregate und als Veredlungsmittel
für poröse Materialien.
Wasserlösliche, N-heterocyclische Gruppen enthaltende
Glycidylverbindungen und deren Verwendung auf verschiedenen Gebieten der Technik sind bereits bekannt, z.B.
aus der schweizerischen Patentschrift 471811. Sie werden z.B. als Textil- und Färbereihilfsmittel zusammen mit
Farbstoffen, welche mindestens eine reaktionsfähige Aminogruppe enthalten, eingesetzt und dienen zur Farbstofffixierung
oder als Appretur auf Geweben aller Art. Die Fixierung erfolgt dabei durch Erwärmen der impräg-
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nierten Substrate. Eingesetzt werden sie zusansnen mit
wassermischbaren Lösungsmitteln. Sie können auch als Verklebungsmittel flir Faservliese oder zur Verbesserung
von Gummi-Gewebe-Verbindungen verwendet werden, wobei sie beispielsweise in Form wässeriger Lösungen zusammen
mit Härtungsmitteln, wie Aminhärtern, auf das Fasermaterial aufgebracht werden; anschliessend erfolgt die
Härtung durch Erhitzen des imprägnierten Materials.
In einem Beispiel wird das Verkleben von Betonprismen, welche mindestens 24 Stunden in Wasser gelagert waren,
mit einem giessfähigen Mörtel aus N,N'-Diglycidyl-5,5-dimethyI-hydantoin, 3-Cyclohexylamino-propylamin, Quarzsand und Quarzmehl unter nachfolgendem Stehenlassen bei
Raumtemperatur während einigen Tagen beschrieben. Die Anwendung einer wässerigen Lösung des Harz-Härter-Systems wird nicht erwähnt.
Aus der britischen Patentschrift 1 122 414 sind wässerige
Ueberzugsmittel, enthaltend ein wasserlösliches, 2 oder Glycidyloxyäthylcarbony1gruppen aufweisendes Perhydrotriazin, ein wasserlösliches Vernetzungsmittel, wie
Polyamine oder deren Salze und Wasser, bekannt. Die Mischungen können als kalthärtende Lacke flir Spritz-,
Tauch-, Streich- und Walzlackierungen von Holz, Metall und Mauerwerk verwendet werden. Die Verwendung von Härtungsmitteln gemäss der vorliegenden Erfindung wird nicht
beschrieben.
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In den schweizerischen Patentschriften 523278 und 523279
werden Mischungen aus Hydantoin- oder Uracyl-diglycidylverbindungen und Aminhärtern als Bindemittel fllr mineralische
Aggregate und Imprägnierharze erwähnt. Wässerige Losungen solcher Mischungen werden nicht beschrieben.
In der deutschen Auslegeschrift 1 669 181 wird ein Verfahren zur Herstellung von Bindemitteln auf Basis von Alkalisilikatlösungen,
welchen man das kaum wasserlösliche Triglycidylisocyanurat und wasserlösliche Amine beimischt, beschrieben.
Die mit Wasser verdünnten Mischungen können zusammen mit Zement zum Binden von mineralischen Körnern verwendet v/erden.
Nach dem Härten während einiger Stunden bei Raumtemperatur erhält man Profilsteine mit hoher Wasserfestigkeit.
Ein Verfahren zum Imprägnieren von porösen Stoffen, wie Beton, Asbestzement, Mörtel, Gips oder porösem Naturstein
ist in der US-Patentschrift 3 850 661 beschrieben. Danach wird die Imprägnierung mit flüssigen, wasserfreien Epoxidharz
-Härter-Gemischen vorgenommen. Als Härter finden Polyamine Verwendung. Die behandelten Oberflächen sind wasser-
und chemikalienfest. Die Verwendung von wasserhaltigen Zusammensetzungen
wird weder erwähnt noch nahegelegt.
In der Sowjetrussischen Patentschrift 184691 wird die Herstellung
von Beton und Mörtel beschrieben mit verminderter Wasserdurchlässigkeit. Bei diesem Verfahren werden Diäthylenglykol-
oder Triäthylenglykoldiglycidyläther mit Polyäthylenpolyamin
in die Zement Füllstoff-Wassermischung gegeben. Die Härtung des Betons erfolgt bei Raumtemperatur.
In der französischen Patentschrift 1 289 935 wird.in den
Beispielen die Herstellung von Leichtbeton beschrieben, wobei man eine Mischung von aliphatischen!, wasserunlöslichem
Epoxidharz und Härter für Epoxidharze, von Zement, Sand und Schaummittel verwendet. Man kann eine wässerige Dispersion
von PolyglycidjLLäther des Pentaerythrits, N-Cyclohexyl-
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propylen-diamin-(l,3) und Wasserstoffperoxids in die Zement-Sand-Mischung geben und sie darin fein verteilen.
Nach 30 Minuten ist die Härtung beendet.
In einer weiteren französischen Patentschrift 1 284 841
wird die Herstellung von Leichtbauteilen mit hoher mechanischer Festigkeit beschrieben. Man verwendet dabei
wässerige, einen Aminhärter fllr Epoxidharze enthaltende
Dispersionen von aliphatischen, wasserunlöslichen PoIyepoxidverbindungen,
welche man mit einer Mischung von Polystyrol und Zement, Kalk, Mörtel, Sand, Kies oder Fasern
vermischt und härten lässt. Epoxidharze, welche eine N-heterocyclische Gruppe aufweisen, werden nicht genannt.
Eine mit Wasser anmachbare hydraulische, pulverige Bindemittelmischung,
welche Epoxidharz und Aminhärter daflir enthält, ist in der deutschen Auslegeschrift 1 226 475
beschrieben. Die wasserunlöslichen Epoxidverbindungen werden dabei von einem feinteiligen Trägermaterial aufgenommen.
Durch Zement und Wasserzusatz erhält man eine Mörtelmasse mit erhöhter Flexibilität jedoch geringerer
Druckfestigkeit.
In den genannten Publikationen wird an keiner Stelle die Verwendung von bestimmten Aminen mit bestimmten Epoxiden,
beide zusammen in Wasser gelöst und in dieser Form zur Härtung gebracht, nahegelegt. Es wurde nämlich gefunden,
dass eine wässerige Lösung wasserlöslicher N-heterocyclischer Epoxidverbindungen und bestimmter wasserlöslicher
Amine bei ihrer Verwendung als Binde- oder Imprägniermittel den damit verklebten oder veredelten Substraten ausgezeichnete
mechanische, chemikalien- und namentlich wasserbeständige Eigenschaften zu verleihen vermögen. Es ist als
Überraschend zu bezeichnen, dass man aus zwei wasserlöslichen Komponenten in Wasser wasserbeständige Additionsprodukte
erhält.
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Din Erfindung betrifft die Verwendung einer wässerigen Lösung von bei Raumtemperatur vollständig wasserlöslichen
Epoxidharzen mit mindestens einem N-heterocyclischen Ring
im Molekül und mindestens 3 an Stickstoff gebundene Wasser-Stoffatome
aufweisenden Aminen, deren Löslichkeit in Wasser mindestens 70 Gewichtsprozent beträgt, als Binde- und Imprägniermittel
zum Veredeln, Verkleben oder Verbinden von Substraten, insbesondere als Bindemittel fUr lose Aggregate
und als Veredlungsmittel fUr poröse Materialien und ist dadurch gekennzeichnet, dass als Amine solche verwendet
werden, welche die Bedingung der Formel I
< 14 (I),
worin a das H-aktiv-Aminäquivalent, w die Summe der Aminogruppen, der Hydroxylgruppen und der Aethergruppen,
wobei zwei Aethergruppen als eine Gruppe gelten, und
c die Anzahl der Kohlenstoffatome im Molekül bedeuten, erfüllen, oder deren wasserlöslichen Salze. Als Aminogruppen
zählen basische primäre, sekundäre und tertiäre Aminogruppen.
Nach dem Auflösen von Harz und Härter in Wasser bildet sich aus der klaren Lösung in einigen Minuten bis zu zwei Stunden
- je nach Konzentration und Temperatur - vorerst eine milchige Trübung (Emulsion), die sich dann als flüssige Phase
aus der wässerigen Phase abscheidet und Überraschenderweise in Gegenwart von Wasser zu einer kompakten, wasserbeständigen,
unschmelzbaren Masse aushärtet. Diese Reaktion tritt sogar noch dann ein, wenn die Konzentration an Epoxidharz und
Polyamin nur 0,5 Gewichtsprozent beträgt. Normalerweise beträgt die Konzentration an diesen beiden Komponenten flir
die erfindungsgemässe Verwendung 1 - 90 Gewichtsprozent,
vorzugsweise 5-80 Gewichtsprozent.
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Die Auflösung der beiden Reaktionspartner in Wasser erfolgt in der Regel bei Raumtemperatur. Zweckmässig löst man das
iEpoxidharz für sich allein bis zum vollständigen Auflösen
j in Wasser und gibt dann das Polyamin, gegebenenfalls gelöst j in Wasser, zu. Man kann aber auch Epoxidharz und Polyamin
imischen und dann zusammen in Wasser auflösen. Zwecks Er-
' höhung der Gebrauchsdauer der Lösung kann die Auflösung der
Reaktionspartner in kaltem Wasser, zweckmässig in eisgekühltem Wasser, durchgeführt werden. Andererseits kann die
Reaktivität der Polyamine durch teilweise lieber fuhrung in
: Salze herabgesetzt werden.
Die Härtung in der wässerigen Lösung erfolgt in der Regel bei Raumtemperatur. Sie kann bei Temperaturen unter 00C
bis 400C oder bei noch höheren Temperaturen durchgeführt
werden. Die Zufuhr von Wärme ist nicht erforderlich.
i Beispielsweise kann eine 50%ige Lösung eines Hydantoin-
I harzes bei -5°C gehärtet werden, obwohl die Lösung gefroren
ist. Nach dem Auftauen des Wassers liegt der grösste Teil des Reaktionsproduktes nicht als kompakter
Festkörper vor, sondern als hartes Netzwerk bzw. hartes schwammähnliches Gebilde.
Verwendbare, flüssige Epoxidharze sind z.B. die folgenden:
N-Glycidylverbindungen des Hydantoins sowie Glycidyläther
von Anlagerungsprodukten von Alkylenoxyden an Hydantoine. • Solche wasserlösliche Hydantoinepoxide sind beispiels-I
weise in den schweizerischen Patentschriften 471811 und
j 523273, in den französischen Patentschriften 2 163 160
! und 2 080 885 sowie Mischungen davon in der österreichischen !Patentschrift 298807 beschrieben. Ferner kommen in Be-
:tracht N-Glycidylverbindungen bzw. Glycidyläther des
Aethylenharnstoffes, der Barbitursäure, des Uracils, der
Cyanursäure, der Parabansäure und des Triacrylylperhydrotriazins. 709881/1066
Bevorzugt werden die folgenden wasserlöslichen Harze einge·
ίsetzt:
; ß.) N.N'-Diglycidyl-S.S-dimethyl-hydantoin
:b) N,N'-Diglycidyl-S-methyl-S-äthyl-hydantoin
c) l-Glycidyl-3-(2-glycidyloxy-n-propyl)-5,5-dimethylhydantoin
d) Ein Gemisch aus etwa 70% Polyepoxid a) und 307«,
Polyepoxid c)
Polyepoxid c)
ί e) l.S-Bis-Cl-glycidyl-S.S-dimethyl-hydantoinyl-S)-propanol-2-glycidyläther
f) Ein Gemisch aus drei gleichen Teilen Polyepoxide b), c) ! und e)
g) Das Glycidylätherenlagerungsprodukt des Triacrylylperhydrotriazins
gemäss der französischen Patentschrift 1 267 432.
Als festes Epoxidharz, das bei Raumtemperatur in Wasser löslich ist, kommt in Betracht:
h) Triglycidyläther der Cyanursäure.
Polyamine, welche die Bedingung der Formel I erfüllen, j sind beispielsweise folgende:
j Wert der
Formel I
1. l-Methyl-4-(1,1-dimethyl-aminomethyl)-cyclohexylamin
, 8,5
2. 2-Aminomethyl-cyclopentylamin 9,5
3. 2-Oxo-l,3-hexahydropyrimidin-di-neopentylamin 10,5
j 4. 3,5,5-Trimethyl-3-(aminomethyl)-cyclo-
hexylamin 8,5
; 5. S-Amino-l-cyclohexyl-amino-propan 11,6
6. 3,3'-Dimethyl-4,4l-diamino-dicyclohexyl-
methan 8
7. m-Xylylidendiamin 8,5
8. Trimethylhexamethylendiamin 8.8
9. l-Cyclohexyl^-amino-S-amino-methyl-
piperidin 709881/1066 13'3
10. 1-Phenyl-propylendiamin 8,4
11. 3,3-Bis-(8-arainopropyl)-2-methyl-
! piperidin 10,7
12. 4a-(7-Aminopropyl)-8a-methyldecahydro-l,8-naphthyridin
13,3
13. 1,3-Diphenyl-propylendiamin ' 7,5
14. 2,2-bis(7-Aniinopropyl)-propionaldehydneopentylglykolacetal
13,8
15. Hexamethylendiamin 9,7
16. 1,2-Diaminocyclohexan 9,5
17. l,4-bis-(Aminoinethyl)-cyclohexan 8,9
"Insbesondere sind solche Polyamine geeignet, die der
Formel Ia
7 bis 12
! genllgen
Vorzugsweise verwendet man auch die Salze solcher Amine, insbesondere solche Salze, die aus
j I Mol einbasischer Säure entstehen.
insbesondere solche Salze, die aus 1 Mol Amin und 0,5 -
! Die wässerigen Lösungen werden erfindungsgemäss als Bindemittel,
vorzugsweise für lose Aggregate sowie als sogej nannte Mischbinder in Kombination mit hydraulischen Binde-■
mitteln verwendet. Sie eignen sich zum Verbinden bzw. j Verkleben von mineralischen oder metallischen Aggregaten,
; wie Quarzmehl, Gesteinsmehl, Kaolin, Tonerde, Metallj
pulver, Feinsande, Grobsande, Kalkstein, Kies, Erde, Aluminiumgriess, Glasfasern, Asbestfasern, Glasfaserge- ,
weben usw., ferner zum Verkleben von organischen Mate-, rialien, wie Korkschrot, Sägemehl, Baumwollfasern, Papier,
Kunststoffschnitzeln, Kunststofffasern usw. Weiterhin können die Lösungen als Haftvermittler zwischen altem und
neuem Beton eingesetzt werden. Ferner werden sie zum
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Al
Veredeln von porösen Stoffen verwendet, d.h. zum Imprägnieren, Verfestigen, Versiegeln und Beschichten saug-
: fähiger Substrate, wie Beton, Mörtel, Sandstein, Marmor, Mauerwerk, Verputz, Ton, Kalkstein, Gips, Keramik, Kunststein,
Holz usw. Man erzielt dabei in allen
Fällen eine Verfestigung des Materials sowie je nach
aufgetragener Menge Harz/Härter eine Verbesserung des Verhaltens gegen mechanische Beanspruchung, gegen den
Einfluss von Frost, gegen atmosphärische Bedingungen und gegen die Einwirkung von Chemikalien, namentlich
j gegen Salze, OeIe und Fette. Die Eindringtiefe der j wässerigen Lösungen ist abhängig von der Porosität des
Materials,der Konzentration der Lösungen und dem Benetzungsvermögen.
Letzteres wird erhöht durch Zugabe eines Üblichen Netzmittels. Die Lösungen können verständlicherweise
auch dann aufgetragen werden, wenn das zu behandelnde Material feucht ist. GewUnschtenfalls,
beispielsweise bei der Behandlung von bruchigem Sandstein, kann das Material vorher mit Wasser durchnässt
werden, worauf die Lösung appliziert wird. Die Wahl der Konzentration der Lösungen und der aufzubringenden Menge
Harz/Härter hängt, abgesehen von den Materialeigenschaften und vom Applikationsverfahren,vom gewünschten Effekt ab.
Sofern die Poren des Materials nicht verschlossen werden dUrfen, wird man zweckmässig mit Konzentrationen von
5 bis 20% arbeiten. Falls die erste Behandlung noch keinen ausreichenden Verfestigungseffekt ergeben hat,
kann nach dem Verdunsten des Wassers ein zweiter Auftrag \ erfolgen. In der Regel genllgen pro m Oberfläche
! 50 - 100 g Harz/Härter. Falls eine stärkere Verfestigung oder eine Versiegelung der Oberfläche des Materials ge-•
wllnscht wird, kann das Substrat von Anfang an mit einer
15 - 257.igen Lösung behandelt werden. Bei stark saugenden Substraten, namentlich bei altem, porösem Beton beträgt
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der Auftrag etwa 100 - 350 g Harz/Härter pro m . Schliesslich
kann man die möglichst tiefe Verankerung des Veredlungsmittels bis zur eigentlichen Beschichtung stufenweise
aufbauen, indem man mit einer 5-10/£igen Lösung
beginnt und zuletzt mit einer 15-50%igen Lösung abdichtet.
Relativ verdünnte Lösungen eignen sich auch zur Herstellung eines Filmes auf Flächen von Frischbeton, um dadurch das
vorzeitige Verdunsten des Wassers zu verhindern, und um gleichzeitig dem später trocken gewordenen Beton eine
Schutzschicht zu geben.
Da die Lösungen auch auf feuchte Objekte aufgebracht werden ι können, eignen sie sich als Abdichtmaterial für Betonrohre
j und Asbestzementwaren aller Art. Bekanntlich ist es schwierig, die von der Fabrikation her oftmals im Innern feuchten
Objekte abzudichten.
j Die Lösungen eignen sich auch fUr die Herstellung von sogenannten
Primern auf schlechtem Beton. Man verfestigt bzw. härtet den Beton mit 5 - 25%igen Lösungen ohne die Poren
ganz zu verschliessen. Auf die gehärtete Unterlage kann dann eine Beschichtung mit einem beliebigen Epoxidharz-
' system aufgetragen werden.
Lösungen mit einer relativ hohen Konzentration von 30 bis j 80 Gewichtsprozent an Harz und Härter haben verständlicherweise
ein weniger gutes Eindringvermögen, und das Imprägj niermittel kann sich bei feinporigen Materialien an der
/ Oberfläche anreichern. Zudem sind die Gebrauchsdauern . kurz, es sei denn, dass die Lösungen bei 0-5° gehalten
\ werden.
• Die Applikation der wässerigen Lösungen auf den zu imprägnierenden
Oberflächen ist einfach. Sie kann mit dem Pinsel, mit der BUrste oder mit bekannten Sprlihgeräten erfolgen.
Gegebenenfalls kann das Objekt auch durch Eintauchen in die Lösung behandelt werden.
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Den wässerigen Lösungen können grundsätzlich beliebige wasserlösliche oder wasserdispergierbare Stoffe zugegeben
werden, sofern sie den Härtungsprozess nicht beeinträchtigen oder das Penetrationsvermögen nicht stark
hindern. Genannt seien Fungizide, Herbizide, Biozide, Farbstoffe, Pigmente, Korrosionsinhibitoren, hydrophobierende
Mittel, Verdickungsmittel, Netzmittel zur Herabsetzung der Oberflächenspannung usw.
Zum Einsatz auf dem Bausektor können die Lösungen vorteilhafterweise
mit hydraulischen Bindemitteln vermischt werden. Es ergeben sich dann zwei Härtungsprozesse in
der gleichen wässerigen Phase. Einerseits härten die hydraulischen Bindemittel, nämlich Zement, Kalk, Sorelzement
oder Gips, und andererseits härten die erfindungsge· mass eingesetzten Epoxidharze und Polyamine.
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemässen Verwendung besteht
darin, dass die Lösungen stark alkalisch sind. Sie sind deshalb mit den ebenfalls stark alkalischen, wässerigen
Zubereitungen, die man mit Zement und Kalk erhält, sehr gut verträglich. Da bei Härtung in Wasser eine gewisse Menge
Wasser im Endprodukt verbleibt und dieses bei Raumtemperatur erst nach geraumer Zeit verdunstet, so wirkt sich diese
Wasserretention beim Härten von Zement vorteilhaft aus.
Die Menge der Zugabe von Epoxidharz und Polyamin zu wässerigen Zubereitungen, die Zement, Kalk, vorzugsweise
Kalkhydrat, oder Gips enthalten, kann in weiten Grenzen schwanken. Bezogen auf 100 Gewichtsteile des hydraulischen
Bindemittels können 1 bis 100, vorzugsweise 5 bis 50 Ge-
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wichtsteile Harz/Härter zugegeben werden. Die Verbesserungen betreffen in erster Linie die mechanischen Eigen-I
schäften, die Verminderung der Rissbildung und die erhöhte j Beständigkeit gegen anorganische und organische Chemikalien.
!In der Regel löst man"das Epoxidharz und das Polyamin in der
I fUr das hydraulische Bindemittel erforderlichen Menge
'Wasser auf und verwendet diese Lösung als Anmachwasser flir die Zubereitung mit Zement, Kalk und Gips bzw. fUr
das Beton- oder Mörtelgemisch. Es versteht sich, dass bei gleicher Verarbeitungskonsistenz eines Zement-Sand-Gemisches,
der Wasser/Zementfaktor durch Zusatz des flüssigen Harz/
Härter Gemisches automatisch kleiner wird.
Der Zusatz von Harz/Härter zu Zementmischungen eignet sich
insbesondere zur Herstellung von vorfabrizierten Elementen aller Art, zur Herstellung von Bodenbelägen, von Reparatur-,
Spachtel- und Abdichtmassen sowie zur Herstellung von Leichtbeton.
Im Folgenden werden einige Eigenschaften von Körpern,
welche aus erfindungsgemäss verwendbaren Lösungen geibildet
worden sind, erläutert (Teile bedeuten Gewichts- ;teile; Prozente sind, wenn nichts anderes gesagt wird,
Gewichtsprozente):
a) Glasumwandlungstemperatur
j Aus 100 Teilen einer Mischung von 70 Teilen N,N1-Di-,'
glycidyl-S^-dimethyl-hydantoin und 30 Teilen 1-Glycidyl·
! 3-(2-glycidyloxy-n-propyl)-5,5-dimethyl-hydantoin und j 31 Teilen 3,5,5-Trimethyl-3-(aminomethyl)-cyclohexylj
amin werden eine 5%ige und eine 5O7.ige wässerige
Lösung hergestellt; nach 24 Stunden wird die Überstehende wässerige Lösung abgegossen, die durch Reaktion erhaltenen
Festkörper bei Raumtemperatur während 7 Tagen gelagert, worauf die Glasumwandlungstemperatur Tg bestimmt
wird: 709881/1066
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Tg fur den 4"2^KbSrPeI aus der 5%igen Lösung:
Tg fllr den Festkörper aus der 50%igen Lösung:
56°C 500C
b) Druckfestigkeit
Aus 100 Teilen eines Harzes und 31 Teilen eines Härters wird eine 20%ige wässerige Lösung hergestellt. Die erhaltenen
festen Reaktionsprodukte v/erden während 20 Tagen einerseits bei Raumtemperatur, andererseits bei
3 400C getrocknet,worauf an Prüfkörpern von 1 cm die
2
Druckfestigkeit in N/mm bestimmt wird. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle ersichtlich.
Druckfestigkeit in N/mm bestimmt wird. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle ersichtlich.
Harz | Härter | Druckfe s t igke i t N/mm^ nach 20 Tagen bei |
40°C |
RT | 43 | ||
Mischung von 70 Teilen N,N'-Diglycidyl-5,5-di- methylhydantoin uiid 30 Teilen l-Glycidyl-3- (2-glycidyloxy-n-pro- pyl)-5,5-dimethyl- hydantoin |
3,5,5-Trimethyl- 3-(aminomethyl)- cyclohexylamin |
31 | 45 |
N,N'-Diglycidyl-5- methy1-5-äthyI-hydan toin |
3,5,5-Trimethyl- 3-(aminomethyl)- cyclohexylamin |
33 | 27 |
N,N'-Diglycidyl-5- methy1-5-äthyI-hydan toin |
Trimethylhexa- me thylendiamin |
21 |
c) Kaitwasseraufnähme
Die mittlere Kaitwasseraufnähme von Festkörpern, die
aus 10 - 50%igen Lösungen entstehen und 6 Monate bei Raumtemperatur gelagert worden sind, ergibt sich
aus der folgenden Tabelle:
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Harz | Härter | Wasseraufnahme in 7, nach | 4 Tagen | 10 Tagen |
N,N'-Diglycidyl-5- methyl-5-äthyl-hydan- toin N,N'-Diglycidyl-5- methyl-5-äthyI-hydan toin N,N'-Diglycidyl-5- methy1-5-äthyl-hydan toin l-Glycidyl-3-(2-gly- c idyloxy-n-propy1)- 5,5-dimethyl-hydan toin l,3-Bis-(l-glycidyl- 5,5-dimethyl-hydan- toinyl-3)-propanol- 2-glycidyläther |
2-Aminomethyl- cyclopentylamin 2-Oxo-l,3-hexa- hydropyrimidin- di-neopentylamin 3-Amino-l-cyclo hexyl -aminopro- pan 3,3,5-Trimethyl- 3-(aminomethyI)- cyclohexylamin 3,3,5-Trimethyl- 3-(aminome thyI)- cyclohexylamin |
1 Tag | 3,1 1.5 0,75 5,9 4,5 |
4,9 2,1 0,89 8,8 7 |
1.6 1 0,4 3,3 2,2 |
d) Erhöhung der Gebrauchsdauer der Lösungen bei Verwendung der Salze der Aminhärter
dl): Carbonate
Zu einer Lösung von 32 Teilen Trimethy!hexamethylendiamin
in 400 Teilen Wasser gibt man 8,1 Teile Kohlendioxid in fester Form zu (auf 1 Mol
Härter 1 Mol CO2). Die Lösung wird mit 100 Teilen N,N1-Diglycidyl-S-methyl-S-äthyl-hydantoin versetzt.
Die Gebrauchsdauer dieser 25%igen Lösung, d.h. die Zeit bis zur Bildung einer milchigen Emulsion, beträgt
bei Raumtemperatur etwa 4 Stunden; ohne Carbonatbildung beträgt sie nur etwa 10 Minuten.
Zwei Proben dieser Lösung, zu 10 g und zu 150 g, werden während 10 Minuten bzw. 1 Stunde in einen
Ofen von 1300C gestellt. In beiden Fällen beginnt die Reaktion nach wenigen Minuten. Es entweicht
Kohlendioxid und die Härtung zum Endprodukt erfolgt in Lösung.709881/1068
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-W-
Die Härtung von Harz/Härter in der eingangs genannten Lösung tritt bei Raumtemperatur nach etwa
12 Stunden ein.
d2): Acetat
Bei der praktischen Anwendung von wässerigen Lösungen von Härtern, die zwecks Verlängerung der
Gebrauchsdauer Aminsalze enthalten, hat es sich zweckmässig erwiesen, wenn Harz mit Härter volumetrisch
abgemessen werden können, und zwar einfachheitshalber im Volumenverhältnis 1:1. Bezogen
auf N,N'-Diglycidyl-5-methyl-5-äthyl-hydantoin mit etwa 7,5 Epoxidgruppen/kg und einer Dichte von 1,2
werden beispielsweise mit dem Härter 3,5,5-Trimethyl-3-(aminomethyl)-cyclohexylamin
durch Lösen in Wasser 38%ige g/v (Gew./Vol.%, d.h. 38 g/100 ml) Lösungen hergestellt. Das partielle Aminsalz, das
einem Moläquivalent von 2 Mol Amin und 1 Mol Essigsäure entspricht, wird hergestellt, indem man
380 g des Härters in etwa 500 g Wasser auflöst, 67 g Eisessig zugibt und die Mischung dann mit Wasser auf
1 Liter Lösung auffüllt.
Es werden folgende Härter-Standardlösungen A, B,
'C und D hergestellt:
Standardlösung A 38% g/v I
I Standardlösung B 38% g/v
I Standardlösung B 38% g/v
: Standardlösung C 36% g/v Standardlösung D 36% g/v
3,5,5-Trimethyl-3-(amino· methyl)-cyclohexylamin
3,5,5-Trimethyl-3-(aminomethyI)-cyclohexylamin/
Acetat 2:1
Trimethy!hexamethylendiamin
Trimethylhexamethylendiamin/Carbonat
2:1.
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CIBA-GEIGY
Je 100 ml dieser Standardlösungen werden mit 100 ml N,N1-Diglycidyl-S-methyl-S-äthyl-hydantoin und
3000 ml Wasser zu ungefähr 5%igen (g/v) Lösungen, je
200 ml der Standardlösungen mit 200 ml Harz und 3000 ml Wasser zu ungefähr 97»igen (g/v) Lösungen vermischt. Die
Gebrauchsdauer dieser Lösungen werden bei 2 verschiedenen Temperaturen, bei 10-120C und 2O-22°C
Anfangstemperatur, gemessen (die Endtemperatur ist etwa 50C höher) und sind in der folgenden
Tabelle in Minuten angegeben:
Lösung unter Ver wendung der Stan dardlösung |
Anfangstemp. 10-120C | 9%ige Lösung |
Anfangstemp. 2O-22°C | 9%ige Lösung |
A B C D |
5%ige Lösung |
50 .75 30 60 |
57oige Lösung |
20 40 15 40 |
100 120 70 90 |
50 90 90 70 |
Die Gebrauchsdauer von Lösungen, die als Härterkomponenten Aminsalze enthalten, ist deutlich
grosser.
J *
i ■ ' .
■In den folgenden Beispielen werden die verwendeten
Harz- und Härterkomponenten mit einem Buchstaben (a bis h) bzw. einer Ziffer (1 bis 16) gemäss der
eingangs angeführten Aufzählung bezeichnet.
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CIBA-GtIGY
27288G1
Je nach der Konzentration und Menge der wässerigen Lösung sowie je nach Zusammensetzung der Körnung der Zuschlagstoffe
(Sieblinien) erhält man poröse bis geschlossene Oberflächen. Bei relativ grossem Anteil an Feinkorn und
bei Lösungen mit Konzentrationen von 40 - 80% erhält man in der Regel praktisch porenfreie UeberzUge. Poröse
Strukturen ergeben sich zweckmässig mit Lösungen, deren Konzentration 5-30% beträgt und wenn die Zuschläge relativ
wenig Feinkorn enthalten.
Mischung | Teile Sand | Teile Sand | Teile Sand | Quarz- | BaSO | Teile | Teile | Verhält |
0,l-0,3mm | 0,5-0,75mm | O,8-1.2rara | mehl | Binde | Kasser | nis Binde | ||
mittel | mittel/ | |||||||
Zuschlacs- | ||||||||
stoffe | ||||||||
I | 330 | 170 | 330 | 85 | „ | 131 | 50 | 1.7 |
II | 330 | 170 | 330 | 8o | 250 | 131 | 100 | 1:8.9 |
Die Bindemittel sind wie folgt zusammengesetzt:
auf 100 Teile Epoxidharz b) werden 35 Teile eines Gemisches aus 17 Teilen Polyamin 8 und 18 Teilen Polyamin 4 verwendet.
Die beiden Mischungen I und II sind gut fliessbar und leicht verarbeitbar. Gefässe und Werkzeuge können mit Wasser gereinigt
werden. Die Beläge härten nach 5-6 Stunden bei Raumtemperatur und ergeben eine geschlossene Oberfläche.
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272HH!»1
il
Die Kugeldruckhärten nach DIN 53456 betragen in N/min2 für
I 122 und für II 86.
2. Bodenbelag
; Die Verwendung der Lösungen, kombiniert mit Zement,eignen
sich zur Herstellung von Bodenbelägen.
Mischung | Teile Sand | Teile Sand | Teile | Teile | Teile | Verhältnis | Wasser/ |
0,1-0.3 | 0.6-1.2 | Zement | Binde | Wasser | ISindcmittel/ | ZeEt-nt | |
fin | Bim | mittel | Zement + Sand | Wert | |||
ITI | 700 | 700 | MO | 181 | 170 | 1 : 10 | 0.39 |
rv | 700 | 700 | MItO | 203 | 125 | 1 : 7 | O.28 |
V | 200 | 345 | 220 | 125 | 110 | 1 : 7 | 0.5 |
VI | 200 | 3U5 | 220 | 125 | 110 | 1:7 | 0.5 |
Die Bindemittel sind wie folgt zusammengesetzt:
auf 100 Teile des Epoxidharzes f) werden 38 Teile des Gemisches Polyamin 4 und Polyamin 8 im Verhältnis
1:1 verwendet. t
: auf 100 Teile eines Gemisches der Epoxidharze c) und e) im Verhältnis 4:1 verwendet man 38 Teile des Gemisches
Polyamin 4 und Polyamin 8 im Verhältnis 1:1.
V und VI : auf 100 Teile Epoxidharz b) verwendet man 34 Teile Polyamin 4 bzw. 8."
Alle Mischungen stellen Verlaufstypen dar und lassen sich mit den Üblichen Werkzeugen in Schichten von 3 bis 8 mm
auftragen. Die besten Verarbeitungseigenschaften haben die dünnflüssig eingestellten Varianten V und VI. Die Gebrauchsdauer
aller Mischungen ist gegenüber Zementmörteln, die nur Zement enthalten, wegen der Reaktivität der Bindemittellösungen
stark verkürzt und man erhält bereits nach 4 bis 6 Stunden harte Beläge.
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CIBAGCIGY
2728BB1
Die Härtung der Belüge erfolgt bei Raumtemperatur. Mach
etwa 30 Tagen werden folgende Kugeldruckhärten gemessen
(DIN 53456)
III : | 95 | N/inm |
IV : | 137 | N/mm |
V : | 141 | N/mm |
VI : | 107 | N/mm |
Zum Verständnis der folgenden Beispiele 3 bis H, welche
sich auf Mörtel bzw. Zementmörtel beziehen, werden ■ folgende Angaben gemacht:
Mörtel, abgekürzt mit M, setzt sich zusammen aus;
36% Quarzsand 0,1 - 0,3 mm 19% Quarzsand 0,5 - 0,75 mm
36% Quarzsand 0,8 - 1,2 mm 9% Quarzinehl "K8"
Zementmörtel, abgekürzt mit ZrI, variiert in der Zusarmnen-Setzung:
Normtyp ZM 540 enthält 540 kg Zement/m
Typ ZM 320 enthält 320 kg Zement/m3 Typ ZM 195 enthält 195 kg Zement/m3
Die prozentuale Zusammensetzung ist wie folgt:
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27288G1
Zement mörtel |
Quarzsand | •ςΐ mm | 1-3 mm | 3-5 mm | Zement | Verhältnis Zement:Sand |
ZM 540 ZM 320 ZM 195 |
25 28,6 30,5 |
25 28,6 30,5 |
25 28,6 30,5 |
25 14,2 8,5 |
1:3 1:6 1:11 |
Die Härtung der ZM-Prismon erfolgt, sofern nichts anderes
angegeben
- entweder 28 Tage unter Wasser, 28 T H 0O, oder .
- 7 Tage im Feuchtklima (100% relative Feuchtigkeit bei Raumtemperatur) und 21 Tage bei Raumtemperatur
28 T RT
- 21 - 28 Tage Klimaraum (20° / 65%), KR
Die Zugabeart des Bindemittels erfolgt entweder nach Methode T oder nach Methode II.
I : Sand und eventuell Zement vormischen; Bindemittel
zugeben und dann soviel Wasser zugeben bis gewUnschte Konsistenz erreicht ist.
II: Sand und eventuell Zement vormischen; Bindemittel in berechneter Menge Wasser lösen und dann diese Lösung
zugeben. Eventuell Nachkorrektur durch Zugabe von Wasser.
Die Konsistenz der Mörteltypen ist stampfbar. Die Prismen werden ohne Vibration hergestellt. Die Konsistenz der
Zementmörtel wird in allen Fällen auf weichplastisch eingestellt. Die Vibration erfolgt 2x3 Minuten.
Die mechanischen Prüfungen erfolgen an Prismen' 4 χ 4 χ 16 cmi die BiegezugprUfung nach dem 4 Punktesystem.
Die Druckfestigkeit wird an den BruchstUcken, die bei der BiegezugprUfung anfallen, gemessen
(SIA-Norm) . Pro Messung werden in der Regel
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CIDA-GtIGY
-rr-
drei Prismen geprüft j das ergibt fUr die Biegezugprllfung
den riittelwert aus drei Prüfkörpern und fUr
die Druckfestigkeit au;, sechs Prüfkörpern.
die Druckfestigkeit au;, sechs Prüfkörpern.
3. Mörtel
Man stellt gemäss der vorangehenden Methode I Mörtelmischungen
her. Zum Vergleich werden Mischungen erzeugt, in welchen anstelle von der Formel I genügenden
Aminen Amine mit einem höheren Formelwert eingesetzt sind, Nach der Härtung während 4 Wochen bei Raumtemperatur,
teilweise unter Wasser, werden die Biegezugfestigkeit und die Druckfestigkeit der hergestellten Prismen gemessen.
Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle ersichtlich:
Mischung |
Füll-
grad |
Wasser:
Binde mittel |
Härtungs
zeit bei FT |
Biegezug-
festigkeit lcp/cm |
Druck
festigkeit kp/cm |
Harz d) -.
Härter 6 und U (Ver-l hältnis 5:U) J |
1:7 | 0.29 | 28 Taße | 96 | U26 |
Harz d) "J
Triäthylentetrarain V (Fornelwert 16) _J |
1:7 | 0.29 | 28 Tage | 70 | 281 |
Harz b) 1
Härter U J |
1:33 | 3 |
IJi Tage +
IU Tage H 0 |
10 | 50 |
Harz b) Ί
Tria'thylentetrarain V Fonnelwert 16) J |
1:33 | 3 | IU Tage + 2h R2O |
Zerfall | nach 2h H 0 |
Die Verwendung von Härtern, deren Formelwert
beträgt, fuhrt zu Produkten, die nicht wasserbeständig sind
bzw. erheblich schlechtere mechanische Eigenschaften haben als die Ve rwendung., von Härtern, die der Formel I genUgen.
ib.von Hä
^0988
rtern,
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CIBA-GEIGY
4. Zementmörtel
Man stellt nach der Methode I oder II Zemcntmörtelmischungen
her. Zum Vergleich werden wiederum Mischungen herangezogen, in welchen Härter enthalten sind, die der
Formel I nicht genligen.
Die folgende Tabelle zeigt die verwendeten Mischungen:
MischunßS- bezeichnung |
Mischung | FiUl- grad |
Binde mittel bezogen auf Zement |
Wasser : Binde mittel |
Wasser : Zement |
Hischuncs- methode |
α |
ZM 5UO : Harz b) +
Härter ·♦ |
1:16 | 25Ji | 1.1 | 0,27 | I |
P | ZM 5'IO : Harz d) + NH -CR-CH 40-ClI -CHlKH 2^2 2 ι η I n/v2,6 CH |
1:16 | 25* | 1.0 | 0,25 | I |
(Formelvert 17) | ||||||
r | ZM 5t0 : Harz b) + Härter «t |
1:16 | 255« | 1,0 | 0,25 | I |
δ | ZM 5^0: Harz d) + Härter H |
1:18 | 22# | 1.35 | 0.30 | II |
L | ZM 5'tO : Harz d) 4- Triäthylentetramin (Formelwert l6) |
1:18 | 22* | 1.35 | 0.30 | II |
Nach Härtung der Prismen, wie nachstehend angegeben, wird
die Biegezugfestigkeit und Druckfestigkeit gemessen. Es ergeben sich die in der folgenden Tabelle ersichtlichen
Werte:
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CIBA-GEIGY
272B8G1
Mischungs- bezeich nung |
IUi rtungsbed indungen | Tage Tage Tage |
RT RT+ H2O |
Biegeζug festig keit 2 kp/c'm |
•Druckfestig keit ι / 2 kp/cm |
α β |
28 14 14 |
Tage Tage |
RT+ H2O |
81 80 |
837 296 |
7 | 14 14 |
Tage | H2O | 109 | 661 |
6 | 28 | Tage | H2O | 110 | 725 |
ί | 28 | 42 | 110 |
Auch bei diesen Zementmischungen zeigt sich, dass man auffallend schlechte mechanische Eigenschaften erhält, wenn ein
Amin verwendet wird, das der Formel I nicht entspricht.
5. Mörtel
Eine Mörtelmischung wird mit dem Harz d) einerseits und zum Vergleich mit einem Polyglycidylether des Pentaery-
; thrits (PGEPE) sowie ButandioldiglycidyLather (EDGE) ge-
! mäss der Mischungsmethode II hergestellt. Man lässt
die erhaltenen Prismen 21 Tage lang bei 200C und 65%
relativer Feuchtigkeit härten und misst die Biegezugfestigkeit sowie die Druckfestigkeit; nach weiteren
5 Tagen Wasserlagerung wird die Messung wiederholt. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle festgehalten:
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CIBA-GHGY
Mischung | FUllerad | Wasser: | . 2 Pierefestigkeit kp/cm |
+5 Tape H 0 | , 2 Pruckfestigkeit kp/cn |
A cj Tage Ii 0 |
Harz d) +
Härter U |
1:20 |
Binde
mittel |
21 Tage KR |
38 | 21 Tage KR |
210 |
PGEPE +
Härter 1J |
1:20 | 1.1 | 37 | «J | 22J | 51 |
BDGE 4
Härter H |
1:20 | 1.1 | 7 | 10 | 83 | 66 |
1.1 | 25 | 110 |
6. Zementmörtel
Die in diesem Beispiel hergestellten Zementmörtel ZM 540, welche einerseits die Harze b) und d) und
andererseits zum Vergleich einen Polyglycidyläther des Pentaerythrits (PGEPE) bzw. Butandiolglycidyläther
(BDGE) enthalten, werden gemäss der Mischmethode I oder II hergestellt (vgl. die folgende Tabelle).
709881/1066
CIBA-GEIGY
Mischung | Harz/Härter | Piill- | Binde | Wasser: | Wasser: | Zugabcart |
grad | mittel | Binde | Zement | |||
bezogen | mittel | |||||
auf | ||||||
Zement | ||||||
α |
Harz b)
Härter 7 |
1:18 | 22* | 1.. | 0,3 | II |
β |
PCEPE
Härter 7 |
1:18 | 22* | 1.1 | 0,3 | II |
r |
BDGE
Härter 7 |
1:18 | 22* | 1.1 | 0,3 | II |
ί |
Harz d)
Härter 6 |
1:16 | 25* | 1.1 | 0,28 | I |
Z |
PGEPE
Härter 6 |
1:16 | 25* | 1.2 | 0,31 | I |
ς |
Harz b)
Härter M |
1:18 | 22* | 1.1 | 0,3 | II |
η |
BDGE
Härter «t |
1:18 | 22* | 1.1 | 0.3 | II |
Nach der Härtung während 28 Tagen werden die Biegezugfestigkeit und die Druckfestigkeit gemessen.
Die Werte sind in der folgenden Tabelle ersichtlich:
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CIBA-GEiGY
27288B1
Mischung | Härtung | Biegezug festigkeit kp/cm^ |
Druckfestig keit kp/cm |
α | 28 Tage unter H2O |
88 | 713 |
ß | 28 Tage unter H3O |
77 | 500 |
7 | 28 Tage unter H2O |
14 | 100 |
6 | 28 Tage bei RT | 75 | 637 |
ε | 28 Tage bei RT | 61 | 473 |
t | 28 Tage unter H2O |
97 | . 723 |
28 Tage unter H2O |
61 | 371 |
Mischungen mit Hydantoinharzen ergeben auch hier Körper mit wesentlich besseren mechanischen Eigenschaften.
Im Hinblick auf einen Artikel von Lauterbach in Plasticonstruction 1971, Seiten 266-272,-und eine.
Publikation von Popovics, First International Congress on Polymer Concretes (May 1975), London,
Session B, Paper 9, wurden weitere Vergleichsversuche
mit wasserunlöslichen Epoxidharzen auf Bisphenol Α-Basis, die als Mischbinder in Zementmörteln
verwendet werden, durchgeführt. Dabei werden 22-25% Epoxidmischbinder bezogen auf Zement, ZM Typ 540,
(FUllgrad 1:16 und 1:18, Wasser/Zement =0,28 bis 0,34),
in Form einer Emulsion zugegeben, zusammen mit dem Härter No.4 oder Tria"thylentetramin, und während 28 Tagen
bei Raumtemperatur oder unter Wasser oder z.T. bei Raumtemperatur und z.T. unter Wasser gehärtet. Die Mittel-
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CIBA-GEIGY
werte von acht Versuchen der Biegezugfestigkeit und der
2 ?
Druckfestigkeit betragen 80 kp/cm bzw. 497 kp/cm . Sie
sind fast gleich bzw. niedriger als die entsprechenden Werte von Blindproben, die ohne Harzzusatz hergestellt
2 2
werden; diese betragen 75 kp/cm bzw. 534 kp/crn . Die Hittelwert flir die Biegezugfestigkeit und Druckfestigkeit
der unter Verwendung von Hydantoinharzen und Härtern gemä'ss
2 der Erfindung (Beispiele 4, 6 und 7) betragen 99 kp/cm
2
bzw. 717 kp/cm , d.h. die Werte liegen um 24% bzv;. 44% höher als jene, die auf die Körper mit Bisphenol A-Epoxidharzen zurückzuführen sind.
bzw. 717 kp/cm , d.h. die Werte liegen um 24% bzv;. 44% höher als jene, die auf die Körper mit Bisphenol A-Epoxidharzen zurückzuführen sind.
7. Zementmörtel und Mörtel
Im folgenden werden die Biegezugfestigkeit und die Druckfestigkeit von Körpern aus Zementmörtel Typ 540
und Mörtel, die erfindungsgemäss hergestellt sind, mit solchen verglichen, flir welche als Harz
Aethylendiglycolglycidyläther (EDGGE) und als Härter Triäthylentetramin (TETA) verwendet werden.
Beim Zementmörtel (Versuche ZM1, ZM2, ZM3) beträgt
der Ftillgrad 1:16, der Bindemittelgehalt 25% auf
Zement bezogen, das Verhältnis Wasser zu Bindemittel 0,93, 0,85 bzw. 0,98, das Verhältnis Wasser zu Zement
0,23, 0,21 bzw. 0,24; die Zugabe erfolgt nach I und die Härtung wird in 28 Tagen unter Wasser durchgeführt.
Beim Mörtel (Versuche M1* M5,, M3) beträgt der
FUllgrad 1:33 und das Verhältnis Wasser zu Bindemittel 3; die Zugabe erfolgt nach II und die Härtung
zunächst 14 Tage bei Raumtemperatur. Anschliessend wird der Prüfkörper in Wasser getaucht.
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CIBA-GCIGY
Ver such |
Harz | Härter | Biegezugs- festigkeit kp/cm^ |
Druckfestig keit kp /crr\2 |
ZM1 | b) | 4 | 117 | 762 |
ZM2 | EDGGE | 4 | 28 | 112 |
ZM3 | EDGGE | ΤΕΤΛ | bereits nach | 7 Tagen aufgesprengt |
Ml | b) | 4 | 10 | 50 |
M2 | EDGGE | 4 | zerfällt in \ | iasser nach 2 Stunden |
M3 | EDGGE | TETA | zerfällt in \ | /asser nach 1 Minute |
Die Hydrophilität von Zementmörtel bzw. Mörtel unter Verwendung von Aethylendiglycolglycidylather
ist noch grosser als bei solchen mit Butandiolglycidyläther (Beispiel 6).
Bei Verwendung anderer Härter, als wie der oben angegebene Härter No.4, ergibt sich ebenfalls eine Erhöhung
der mechanischen Eigenschaften. Bei Härtung in Wasser
lässt sich wiederum feststellen, dass die Druckfestigkeit Überraschenderweise ansteigt und nicht abfällt, wie dies
mit anderen Harzen der Fall ist. Verwendet wird ZM Typ 540; der FUllgrad ist 1:18,- man gebraucht 22%
Bindemittel auf Zement, der Wasser/Zement Faktor beträgt 0,3j W/B ist 1,35 und die Zugabeart ist II. Als
Epoxidharz wird in allen Fällen Harz b) verwendet. Bei den Blindproben beträgt der W/Z Faktor 0,4.
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CIBA-GEIGY | 2728861 | Druck festig keit kp/cinz |
28 Tage Härtung H?0 | Druck festig keit kp/cmz |
Härter | 28 Tage Härtung RT | 703 717 773 499 |
Biegezug festig keit 2 kp/cm |
623 667 775 534 |
No. 16 No. 8 No. 5 Blind proben |
Biegezug festig keit kp/cm^ |
93 94 99 75 |
||
114 85 120 73 |
8. Verklebung loser Aggregate
Die Vorteile der wässerigen Lösungen, die erfindungsgemäss
als Bindemittel flir lose Aggregate eingesetzt werden, liegen darin
- dass das Wasser als Verdünnungsmittel wirkt, wodurch sich das
Mengenverhältnis Bindemittel:FUllstoff praktisch beliebig
einstellen lässt,
- dass die Verwendung von Wasser zu sehr niederviskosen Lösungen fuhrt, so dass sich bei guter Verarbeitbarkeit
relativ grosse Mengen von Füllstoffen verwenden lassen,
- dass die Benetzung der Füllstoffe wegen der niederen Viskosität der Lösungen in der Regel
problemlos erfolgt,
' - dass hydrophile Füllstoffe, beispielsweise
j Cellulose enthaltende Stoffe, besonders leicht benetzbar sind,
- dass man die Reaktionsgeschwindigkeit und damit .; auch die Gebrauchsdauer der Lösungen und die
Härtungszeit durch Aenderung der Konzentration einstellen kann.
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a) 450 g Glasfasern mit einer Länge von 5-6 mm werden
mit einer 797O g/v Lösung aus 200 ml Harz b) und
200 ml Standardlösung A unter Zugabe einer grünen Farbpaste vermischt. Diese Glasfaserpaste, bei
der das Verhältnis Bindemittel : Glasfaser 1:1,4 beträgt, wird mit einer Schichtdicke von 5-10 mm
aufgetragen. Die Gebrauchsdauer der Paste beträgt bei Raumtemperatur etwa 30 Minuten. Die
Reaktionsteinperatur der Paste steigt auf etwa 45°C. Nach 16 Stunden ist die Masse durchgehärtet.
Verwendet man eine Bindemittellösung aus 100 ml Harz b) + 100 ml Standardlösung A + 100 ml Wasser
und vermischt diese 53% g/v Lösung mit 330 g Glasfasern, was dem Verhältnis 1:2,1 entspricht,
dann erhält man eine entsprechend längere Gebrauchsdauer und die klebfreie Härtung benötigt etwa
30 Stunden. Lässt man die Paste 3 Wochen bei Raumtemperatur härten und legt sie dann 4 Wochen in do ionisiertes
Wasser, so bleibt die erforderliche Festigkeit erhalten.
b) Ein 30 cm langes Plastikrohr mit einer Wanddicke von
3 mm und einem Durchmesser von 4,4 cm wird mit 120 g Glasfasern der Länge 5-6 mm lose eingefüllt. Von oben
werden 260 g 50% g/g Lösung aus Harz b) mit Härter 4 zugegeben. Die Lösung läuft bis unten innerhalb 6 Minuten
durch, wobei die Glasfasern voll durchtränkt sind und sich in tier unteren Hälfte des Rohres ansammeln. Nach 4 Wochen
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Lagerung bei Raumtemperatur wird ein 120 χ 25 χ 25 mn
Harz-Glasfaser Probekörper herausgeschnitten. Die Biege-
Zugfestigkeit (3-Punkt) beträgt 84 kp/cm und die Druckfestigkeit
von Probekörpern der Dimensionen 25 χ 25 >: 25
kp/cm2.
c) Man stellt eine 79% g/v Lösung her durch Vermischen von
100 ml Harz b) und 100 ml Standardlösung B und trankt
damit 28 g saugfähiges Papier, worauf das Papier stückweise zu 27 χ 23 cm vier Lagen aufeinander gelegt wird.
Man erhält einen dünnen, harten Papierschichtstoff, der
nach 48 Stunden ausgehärtet ist. Bei Verwendung von Standardlösung Λ erfolgt die Härtung vieL rascher.
d) Man stellt eine Lösung her aus 100 ml Harz b), 100 inL Standardlösung Λ und 250 ml Wasser. Die
Konzentration dieser Lösung beträgt 357„ (g/v). Ln
diese Lösung werden 450 g Modellgips eingestreut und anschliessend noch 150 g GLasfasern, 5.-6 mm
lang, zugemischt. Man erhäLt eine Glasfaser-Gips-
Pasto 1:3,8 mit guter Verarbe i.tbarke il. Die Gobrauehsdüuer
wird gegenüber einem normalen Gipsbrei durch den Zusatz des Hydanto inluirzer. um
wenige Minuten verlängert. Eine Past»· wird Iu einer
Schichtdicke von 2-5 mm aufgetragen, Sie ist nach 16
Stunden sehr hart geworden.
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9. Gipsformkörper
In 300 g Wasser werden 450 g Modellgips eingestreut, worauf man den sich Üblicherweise einstellenden Gipsbrei
erhält. Man gibt darauf ein Gemisch aus 100 g Harz b) und 32 g Härter 4 zu, worauf sich eine dlinnflUssige,
leicht giessfähige Gipsmasse mit einem Mengenverhältnis von 1:3,4 ergibt. Diese wird in eine
Negativform aus Silikonharz eingegossen. Die Härtungszeit, und damit auch die Gebrauchsdauer, wird durch
den Zusatz des Hydantoinharzes leicht erhöht. Nach dem Entformen erhält man einen Formkörper mit gegenüber
einem Körper ohne Harz-Härter-Zusatz erheblich mechanisch verbesserter Oberfläche.
10. Imprägnieren von Zementmörtel- und Asbestplatten
Volumteile Harz b) und 30 Volumteile Härter 8 werden mit Wasser zu einer 15 g/v 7«>
Lösung gemischt. 60 ml dieser Lösung werden mit dem Pinsel auf eine Zementmörtel
2
platte von 600 cm aufgetragen (150 g Bindemittel pro m )
Die Platte wird folgenden beiden Tests unterworfen:
A. Wechseltest (= 1 Tag)
a) 3 Stunden Salzsprlihtest: Besprühen nach ASTM
B 117-64 mit 5%iger NaCl-Lösung bei 37°C,
b) 3 Stunden bei -200C Lagerung und
c) 18 Stunden Wasserlagerung bei 200C.
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B. Salzsprllhtest, dauernde Lagerung gemäss Test a)
Nach 102 Wechseltests und 113 Tagen SalzsprUhtest
zeigt sich, dass die dünne Filmschicht auf der Platte unverändert geblieben ist.
In gleicher Weise wird eine 15%ige Lösung verwendet,
die 0,5% des blauen Farbstoffs der Formel
:>CH3
NHCH0CH0CH0-N
CH-
enthält, wobei 200 g Bindemittel pro m der Plattenoberfläche
aufgetragen werden; ferner wird eine Asbestplatte mit einer 57oigen Lösung (etwa 50 g Bindemittel pro m )
versehen. Die beiden Tests A und B ergeben dieselben guten Resultate. Der blaue Farbstoff ist 10-15 mm tief eingedrungen.
Im weiteren wird auf eine Betonplatte eine Lösung aus 46 Gewichtsteilen Harz b), 14 Gewichtsteilen
Härter 8 und 140 Gewichtsteilen H2O bei 00C sowie
einigen Tropfen eines Netzmittels aufgepinselt,
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bis die Platte nichts mehr aufsaugt, d.h. etwa
ο
800 g der 30%igen Lösung pro m (= 240 g des Harz/Härter-Gemisches). Nach dem Trocknen ist die Platte mit einem dllnnen geschlossenen Film versiegelt und nach 4-5 Stunden bei Raumtemperatur kleb- ·, frei. Nach 3 Wochen bei dieser Temperatur werden sie einem Kochtest unterzogen (6 Stunden bei 98°-100°C). Eine Aenderung des harten Filmes kann nicht festgestellt werden.
800 g der 30%igen Lösung pro m (= 240 g des Harz/Härter-Gemisches). Nach dem Trocknen ist die Platte mit einem dllnnen geschlossenen Film versiegelt und nach 4-5 Stunden bei Raumtemperatur kleb- ·, frei. Nach 3 Wochen bei dieser Temperatur werden sie einem Kochtest unterzogen (6 Stunden bei 98°-100°C). Eine Aenderung des harten Filmes kann nicht festgestellt werden.
Mit Hilfe der erfindungsgemäss verwendbaren Harz-Härter-Mischungen
gelingt es, auf unsachgemäss hergestellten Zementböden, welche stark porös sind^ Imprägnierungen
aufzubringen, welche die Böden verfestigen, ohne dass
die Poren ganz verschlossen werden, oder so, dass sie ganz versiegelt sind. Die Konzentration des Harz-Härter-Gemisches
in Wasser kann in weiten Grenzen schwanken.
Nach 20-30 Minuten sind die Böden bei einer Temperatur
von 150C trocken. Bei Anwendung sehr niedriger Konzentrationen
werden zwei oder mehr Imprägnierbehandlungen erforderlich. Als Imprägnierlösungen können beispielsweise
die folgenden verwendet werden:
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a) 300 ml Harz b) (= 360 g)
300 ml Standardlösung D 2400 ml Wasser
15,4%ige (g/v) Lösung mit einer Gebrauchsdauer von etwa 80 Minuten bei 120C.
b) 300 ml Harz b) (= 360 g) 300 ml Standardlösung C 2400 ml Wasser
15,4%ige (g/v) Lösung mit einer Gebrauchsdauer von etwa 30 Minuten bei 120C
c) 450 ml Harz b)
450 ml Standardlösung C 2100 ml Wasser
23%ige (g/v) Lösung mit einer Gebrauchsdauer von etwa 80 Minuten bei 13°C.
Nach der ersten Imprägnierung kann man eine Versiegelung erzielen, indem man ein Gemisch aus gleichen Volumteilen
Harz b) und Standardlösung D (= 77% g/v) aufträgt.
2 Insgesamt benötigt man 400-450 g Harz/Härter pro ra
Der Ueberzug ist hart.
FUr die Verfestigung allein, ohne Porenverschluss, benötigt man 250-300 g Harz/Härter pro m2.
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Schliesslich kann man eine nicht vorbehandelte Betonplatte weiss anstreichen, indem man eine wässerige
Lösung aufträgt, die 29 Gew.-% Harz/Härter, 21% TiO2
und 507o Wasser enthält. Das Harz ist No. b) , der Härter ein Gemisch von 3 Gewichtsteilen Härter 6 und 1 Gewichtsteil Härter 4. Die sehr dlinnflUssige Zubereitung wird
2 mit dem Pinsel in einer Menge von 400 g pro m aufgebracht
Der Anstrich ist deckend und bei Raumtemperatur nach Stunden gehärtet.
11. Sand- und Erdeverfestigung
Die Verfestigung von Sand oder Erde kann wie folgt durchgeführt werden:
a) Man löst 100 Teile des Epoxidharzes e) in 200 Teilen Wasser bei Raumtemperatur sowie 30 Teile
des Härters 4 in 170 Teilen Wasser. Man vermischt die beiden Lösungen und erhält dabei 500 Teile
einer 26%igen Lösung. Diese wird 5000 Teilen Sand der Korngrösse 0,1 - 0,3 mm zugegeben und
gut vermischt. Nach dem Verdunsten des Wassers erhält man porösen, stark verfestigten Sand, der
nun in Form eines Festkörpers vorliegt. Der Anteil des Verfestigungsmittels beträgt, bezogen
auf den Sand, nur 2,6%. Proben des verfestigten Sandes, die während 9 Monaten bei Raumtemperatur
in Wasser gelagert worden sind, zeigen keine merkbare Einbusse des Verfestigungseffektes.
b) 330 ml des Epoxidharzes f) werden in etwa 2 Liter Wasser gelöst, worauf man 110 ml des Härters 8
zugibt und bis auf 3 Liter mit Wasser auffüllt. Zur Herabsetzung der Oberflächenspannung wird ein
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nicht ionogenes Netzmittel zugegeben. Diese etwa
2 15%ige (g/v) Lösung giesst man auf etwa 1,5 m
sandige Erde. Nach dem Trocknen bei 25°C Lufttemperatur erhält man eine gute Verfestigung der
Oberfläche.
. Verfestigung von Sandstein
a) Bekanntlich sind Sandsteine gegen WitterungseinflUsse wenig stabil. Skulpturen und Reliefs aus diesem
Gestein werden relativ rasch zerstört.
Die erfindungsgemäss zu verwendenden Harz-Härter-Wasser-Mischungen
vermögen die Festigkeit der an der Oberfläche gelagerten Sandsteinteilchen wesentlicht
zu erhöhen. Eine bessere Festigkeit ist ebenfalls erforderlich, wenn man ein teilweise bereits
schadhaftes Relief aufmodellieren muss, um davon einen Abguss herzustellen. Vor dem Aufmodellieren
wird die Oberfläche des brüchigen Sandsteins mit der folgenden Lösungen besprüht:
100 Volumteile Harz b)
100 Volumteile Standardlösung A
2000 Volumteile Wasser
2 Man erhält eine 7,l%ige (g/v) Lösung. Pro m
verwendet man 3,3 Liter Lösung, d.h. etwa 23Og Harz und Härter.
Die Härtung erfolgt bei einer Aussentemperatur von
0-5°C innerhalb 24 Stunden. Der Verfestigungseffekt ist völlig ausreichend, um mit einem Mörtel auf Zementbasis
aufmodeliieren zu können.
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b) Imprägniert man WUrfel 4x4x4 cm aus Natursandstein
durch Eintauchen in eine 10% Lösung aus dem Harz b) und dem Härter 4, so erhält man eine Zunahme der
Druckfestigkeit um 19% gegenüber der unbehandelten Probe (422 kp/cm2 bzw. 354 kp/cm2).
13. Imprägnieren von Holz
KieferholzstUcke (18 χ 65 χ 4 mm) werden in einer 15%igen Lösung von Harz d) und Härter 8 (100 : 33 Gewichtsteilen)
imprägniert (7,5 Minuten) . Nach 24 Stunden bei Raumtemperatur werden die behandelten HoIz
stUcke auf mit Aspergillus niger Sporen versehenem Malzextrakt-Agar während 7 Tagen bei 28°C bebrütet.
Die HolzstUcke sind frei von Bewuchs, während unbehandelte
Proben stark infiziert waren. Dieselbe Erscheinung kann bei Verwendung von Penicillium funiculosum-Sporen
festgestellt werden.
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Claims (15)
1. Verwendung einer wässerigen Lösung von bei Raumtemperatur vollständig wasserlöslichen Epoxidharzen
mit mindestens einem N-heterocyclischen Ring im Molekül und mindestens 3 an Stickstoff gebundene
Wasserstoffatome aufweisenden Aminen, deren Löslichkeit in Wasser mindestens 70 Gewichtsprozent beträgt,
als Binde- und Imprägniermittel zum Veredeln, Verkleben oder Verbinden von Substraten, insbesondere
als Bindemittel flir lose Aggregate und als Veredlungsmittel für poröse Materialien, dadurch gekennzeichnet,
dass als Amine solche verwendet werden, welche die Bedingung der Formel I
(D.
worin a das H-aktiv-Aminäquivalent, w die Summe der primären, sekundären und tertiären Aminogruppen, der
Hydroxylgruppen und der Aethergruppen, wobei zwei Aethergruppen als eine Gruppe gelten, und c
die Anzahl der Kohlenstoffatome im Molekül bedeuten, erfüllen, oder deren wasserlöslichen Salze.
2. Verwendung gemäss Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
dass man als Amine solche einsetzt, welche die Bedingung der Formel Ia
= 7 bis 12 (Ia)
erfüllen.
3. Verwendung gemäss Patentanspruch I1 dadurch gekennzeichnet,
dass man die Amine in Form von Salzen aus 1 Mol Amin und 0,5-1 Mol einbasischer Säure einsetzt.
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CIBA-GEIGY
4. Verv,'cndung gemäss Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
dass die wässerige Harz/Härter-Lb'sung
eine Konzentration von 1-90 Gewichtsprozent, vorzugsweise 5-80 Gewichtsprozent aufweist.
5. Verwendung gemäss Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Epoxidharze solche mit mindestens
einem Hydantoinring eingesetzt werden.
6. Verwendung gemäss Patentanspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
dass man als Epoxidharz N,N'-Diglycidyl-5,5-dimethyl-hydantoin
oder vorzugsweise Ν,Ν'-Diglycidyl-5-methyl-5-äthyl-hydantoin
einsetzt.
7. Verwendung gemäss Patentanspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass man als Epoxidharz l-Glycidyl-3-(2-glycidyloxy-n-propyl)-5,5-dimethyl-hydantoin,
gegebenenfalls zusammen mit N,N1-Diglycidyl-S-methyl-S-äthyl-hydantoin,
einsetzt.
8. Verwendung gemäss Patentanspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass man als Epoxidharz 1,3-Bis-(1-glycidyl-5,5-dimethyl-hydantoinyl-3)-propanol-2-glycidyläther
einsetzt.
9. Verwendung gemäss Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man als Amin 3,5,5-Trimethy1-3-(aminomethyl)-cyclohexylamin
verwendet.
10. Verwendung gemäss Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
dass man als Amin Trimethy!hexamethylendiamin
oder 1,2-Diaminocyclohexan verwendet.
11. Verwendung der wässerigen Lösung gemäss Patentanspruch als Bindemittel flir lose mineralische Aggregate.
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CIBA-GtIGY
12. Verwendung der v;ässerigen Lösung gemäss Patentanspruch
1 als Verfestigungs-, Versiegelungs- oder Beschichtungsmittel.
13. Verwendung gemäss Patentanspruch 11 zusammen mit hydraulischen Bindemitteln, wie Zement, Kalk,
Sorelzement oder Gips.
14. Verwendung gemäss Patentanspruch 12 zum Imprägnieren von Beton, Verputz, Mörtel, Ton, Kalkstein, Sandstein
und Holz.
15. Verwendung gemäss Patentanspruch 13 zur Herstellung von Bodenbelägen, vorfabrizierten Elementen, Reparatur-,
Spachtel- und Dichtungsmassen sowie Leichtbaustoffen.
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