DE2941787A1

DE2941787A1 - Fugenmasse

Info

Publication number: DE2941787A1
Application number: DE19792941787
Authority: DE
Inventors: Edwin Charles Klabunde
Original assignee: Superior Products Co
Current assignee: Superior Products Co
Priority date: 1978-10-17
Filing date: 1979-10-16
Publication date: 1980-04-30
Also published as: GB2033407A; JPS5558280A; DE2941787C2; US4189412A; GB2033407B

Description

Fugerunasse.

Die Erfindung betrifft eine Fugenmasse, wie sie etwa zum Ausfüllen von Zwischenräumen zwischen aneinandergrenzenden Bauelementen verwendet wird.

Seit langer Zeit werden Teer - und Pecharten zum Ausfüllen von Fugen und Rissen zwischen Betonplatten von Autobahnen und Flugzeuglandebahnen verwendet, sowie als überzug für diese. Natürliches Teer und natürliche Pecharten haben viele ungünstige Eigenschaften für den oben genannten Verwendungszweck. Sie sind z.B. sehr spröde in der Kälte und neigen zu Rissen und zum Lösen der Bindung zu der Betonplatte oder dergleichen. Als Folge davon kann Wasser in die Fugen und Risse eindringen, wodurch die Betonplatten durch aufeinanderfolgendes Frieren und Auftauen brechen. Bei sehr warmem Wetter werden Teer und Pech weich und klebrig, so daß sie aus den Seitenflächen einer Fuge herausgedrückt werden und an den Fahrzeugreifen kleben bleiben, so daß das an den Reifen anhaftende Material in einer Spur auf einer Fahrbahn verbreitet wird.

Natürliches Teer und Pech ist besonders anfällig bei Verwendung bei Betonbelägen von Landebahnen auf modernen Flugplätzen, da diese Stoffe in Brennstoff für Düsentriebwerke löslich sind und da sie durch die Hitze der Düsentriebwerke flüssig werden.

Viele der oben genannten Probleme haben sich lösen lassen durch die Zugabe von Vinylchloridpolymeren, nämlich PVC. Mischungen aus Steinkohlenteerpech und PVC bilden ein gummiartiges Gel, das in der Kälte flexibel bleibt und in der Hitze gummiartig. Eine derartige Mischung hat eine gute Haftung an Beton und eine große Kohäsion_#. so daß Fugen zwischen aneinandergrenzenden Betontafeln gegen das Eindringen von Feuchtigkeit versiegelt bleiben. Derartige Mischungen widerstehen auch den Heißluftstrahlen der Düsenflugzeuge und sind in Brennstoff für Düsentriebwerke nicht löslich. Derartige Mischungen aus Kohlenteerpech und PVC enthalten gewöhnlich feste, teilchenförmige Füllstoffe, etwa Tone, und diese dienen sowohl als Volumen-

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füllmittel als auch zur Verbesserung der Textur und der Funktion der Mischung. Außerdem wird gewöhnlich ein Weichmacher beigegeben, normalerweise eine nichtflüchtige Flüssigkeit, die in die Struktur des Endmaterials eingebaut ist, derart, daß dieses nicht zu spröde wird. Derartige Weichmacher für die Verwendung in Mischungen aus Kohlenteerpech und PVC sind beispielsweise Octylphthalate.

Man nimmt an, daß Mischungen aus PVC und Kohlenteerpech ihre guten Eigenschaften durch eine physikalische Beziehung zwischen den einzelnen Bestandteilen erhalten. PVC wird gewöhnlich dem Kohlenteerpech in Form von Feststoffteilchen zugegeben. Da Kohlenteerpech bei Raumtemperatur normalerweise fest ist, ist es erforderlich, das Pech zu erhitzen und zu verflüssigen, so daß das PVC und andere Bestandteile damit vermischt werden können. Das heiße Kohlenteerpech löst das PVC auf, und nach dem Abkühlen bildet dieses ein molekulares Netzwerk innerhalb des Kohlenteerpechs, welches für die gummiartige Beschaffenheit verantwortlich ist.

Es hat sich auch als wünschenswert und fast als wesentlich herausgestellt, das Mischen der Bestandteile eines Fugendichtungsmittelin der Fabrik vorzunehmen anstatt am Verwendungsort, da ausgeklügelte Mischungen und Mischtechniken erforderlich sind, um das richtige Verhältnis der Bestandteile und den richtigen Zustand des Fugenfüllmittels zu erreichen. In der Fabrik wetdeη die Bestandteile im allgemeinen gemischt und dann in Behältern bis zum Verwendungsort transportiert. Hier wird das Material aus den Behältern entnommen und in einen Heizkessel gegeben, wo es soweit erhitzt wird, bis seine Viskosität auf Gießfähigkeit herabgesetzt ist. Das Material wird in diesem Zustand in die Trennfugen zwischen aneinanderliegenden Betonplatten eingefüllt. Nach dem Abkühlen ist das Fugenfüllmittel gummiartig, hat eine gute Klebefähigkeit und Koh&sion und bildet eine über viele Jahre wirksame Dichtung.

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Obgleich die Lösung von PVC und die Bildung einer vernetzten Struktur eine physikalische Reaktion ist, reagieren Mischungen von PVC und Kohlenteerpech auch chemisch miteinander und bilden einen wärmehärtenden, vernetzten Stoff, der keine guten Fugendichtungseigenschaften aufweist, und vor allem beim Erhitzen in einem Kessel anhärtet. Die Vernetzungsreaktion wird durch höhere Temperaturen gefördert. Demgemäß hat eine Mischung aus PVC und Kohlenteerpech eine begrenzte Lebensdauer bei hohen Temperaturen und bei der Herstellung derartiger Mischungen sollte die Temperatur nach oben begrenzt werden, um eine maximale Topfzeit der Mischung zu gewährleisten.

Es ist bekannt, daß bei Fugendichtungsmassen eine flüssige Phase, bei Raumtemperatur aufrechterhalten werden kann durch Verwendung einer Pechsorte mit einem bestimmten Siedepunktbereich, und mit der Anomalie, daß das Pech nur bei Raumtemperatur flüssig ist, obwohl höher siedende und niedriger siedende Pechsorten bei Raumtemperatur fest sind (US Ps 3.549.575 und US-Re-Ps 29 548). Diese als D-Pech bezeichnete Pechsorte ist aus Kohlenteerpech hergestellt und siedet zwischen 355 und 450⁰C bei atmosphärischem Druck. Dadurch, daß das D-Pech flüssig ist, läßt es sich mit PVC-Teilchen bei einer Temperatur vermischen, die so niedrig ist, daß das PVC sich nicht auflöst. Der Siedebereich des D-Pechs ist ferner hoch genug, so da", fast keine Naphtalinkomponenten mehr in dem Pech vorhanden sind, was nötig ist, da Naphtaline eine Auflösung des PVC bewirken un : also ein Gelieren der Mischung in dem Transportbehälter bewirken würde

Obwohl D-Pech bei Raumtemperatur oder etwas höherer Temperatur flüssig ist, ist es eine viskose Flüssigkeit, und es ist wünschenswert _t sie niedrigviskoser zu machen durch Zumischen einer kompatiblen, weniger viskosen Flüssigkeit. Wie oben erwähnt, erfolgte dies bisher

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durch Zugabe von Octylphthalaten, z.B. von Dibutylphthalat. Die Phthalate machen das Pech nicht nur niedrigviskoser, sondern sind auch ein Weichmacher für das Endprodukt. Allerdings sind Octylphthalate sehr kostspielig und tragen daher zu dem Preis des damit hergestellten Dichtungsmittels entscheidend bei.

Es ist für eine leichte Handhabung und auch für die Eigenschaft des Endprodukts von großer Bedeutung, daß das Pech vor dem Gelieren leicht flüssig ist. Das Pech, welches in dem Transportbehälter flüssig ist, läßt sich sehr leicht am Anwendungsort in einen Heizkessel gießen und hat eine lange Topfzeit, da noch keine Vernetzungsreaktionen stattgefunden haben. Wenn es sehr leichtflüssig ist, füllt es die Fugen zwischen aneinanderliegenden Betonplatten leicht und ohne Blasenbildung aus, so daß die endgültige Versiegelung der Fugen zwischen Betonplatten fehlerfrei ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Stoffmischung zu schaffen, die sich insbesondere als Fugendichtung eignet, beim Verarbeiten und bei höheren Temperaturen und beim Bestrahlen mit ultraviolettem Licht keine Blasen bildet und die keine kostspieligen Weichmacher enthält.

Die Masse nach der Erfindung umfaßt im wesentlichen 45 - 85%Kohlenteerpech mit einem Siedepunkt zwischen 355° und 450⁰C, 2 - 25% PVC, 2- 25% eines Feststoffüllmittels und 5 - 55 % eines Zusatzstoffes bestehend aus 15 - 30 % eines aromatischen Destillats auf Erdölbasis mit einem Siedepunkt von 260° - 535°C, 15 - 30 % eines Destillats auf Erdölbasis mit einem Siedepunkt von 220° - 650⁰C, und 40 - 70 eines aromatischen Destillats auf Erdölbasis mit einem Siedepunkt von 285° - 395°C.

Der Zusatzstoff enthält wenigstens drei aromatische Teere und Öle auf Erdölbasis, welche für den richtigen Anteil an aromatischen Verbindungen in jedem Siedebereich sorgen, so daß die Mischung

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bei Raumtemperatur flüssig ist und eine lange Topfzeit aufweist. Das Endprodukt ist elastisch, klebefähig und hat eine hohe Kohäsion und eine lange Lebensdauer.

Eine bevorzugte Zusammensetzung der Stoffmischung enthält etwa 60 % Kohlenteerpech, etwa 10 % PVC, etwa 17 % Füllstoff und die restliche Menge als Zusatzstoff.

Der Zusatzstoff ist eine Mischung von aromatischen Destillaten auf Erdölbasis. Die Bestandteile des Zusatzstoffes sind zwar sämtlich aromatische Destillate von Erdöl, es hat sich jedoch herausgestellt, daß ein höherer Anteil der Bestandteile in gewissen Siedebereichen auf Kosten der anderen Bestandteile eine deutliche Wirkung auf die Eigenschaften des Endproduktes hat. Das Destillat mit dem Siedebereich von 260° - 535°C steuert aromatische Kohlenwasserstoffe bei,die die Bindungseigenschaften des Endproduktes verbessern. Unter Bindung ist sowohl die Adhäsion der Fugenmasse an Beton als auch die Kohäsion der Füllmasse selbst zu verstehen.

Das Destillat mit einem Siedebereich von 220° - 650⁰C hat einen deutlichen Einfluß auf die Elastizität des Endproduktes. Ein Zusatzstoff ohne Anteil dieses Destillats hat keine gummiartigen Eigenschaften und ist daher als Dichtungsmasse wenig zu gebrauchen, da das Endprodukt zu Deformationen neigt und wenig dauerelastisch ist.

Der Anteil des Destillats zwischen 285° und 395°C hat einen merklichen Einfluß auf die Viskosität der verarbeitungsfertigen Masse, sowie auf die Plastizität des Endproduktes. Dieses Destillat ist in gewisser Weise ein Weichmacher, der auch die Viskosität der Masse erniedrigt, so daß diese bei niedrigen Temperaturen gemischt werden kann, wodurch eine Auflösung des PVC vermieden wird. Dementsprechend ist. die Lagerfähigkeit in Transportbehältern vergrößert, da kein GeIi r· η auftritt_/und die Topfzeit ist erhöht, da noch keine Vernetzung;· reaktionen stattgefunden haben. Der Anteil an diesem Destillat ist auch von Einfluß auf die Plastizität des Endproduktes.

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Beispiel

Es wurde eine Charge in einer Menge von 19.031 kg hergestellt mit folgender Zusammensetzung:

D-Pech	11.442	kg
PVC	1.907	kg
Ton	3.242	kg
Zusatzstoff	2.480	kg.

Die Zusammensetzung des Zusatzstoffes war wie folgt:

Siedebereich	545	kg
285° -	545	kg
220° -	1.390	kg
285° -
- 535°C
■ 650°C
■ 395°C

Die Herstellung der Mischung erfolgte durch Einfüllen der gesamten Menge des D-Pechs in einen Mischkessel bei einer so hohen Temperatur, daß das Pech sich leicht pumpen und mischen ließ. Hierzu reicht eine Temperatur von 50⁰C. Sodann wird der Zusatzstoff zugegeben und das Ganze sorgfältig gemischt, so daß sich eine gleichmässig flüssige Mischung ergibt. Sodann wird das PVC und der Ton hinzugegeben und alsbald nach einer gleichmassigen Vermischung die ganze Masse aus dem Mischkessel herausgenommen und in Transportbehälter gefüllt. In diesen kann die Masse lange aufbewahrt werden, ohne daß sie ihre Gießfähigkeit verliert. Die Masse läßt sich in den Transportbehältern schnell und gleichmäßig erhitzen, da sie eine lange Topfzeit hat.

Im Vergleich zu bekannten Produkten, die mit Dibutylphthalat als Weichmacher und Verflüssiger arbeiten, hat die Dichtungs- und Füllmasse nach der Erfindung folgende "Vorteile. Der Gehalt an Kohlenteerpech ist um etwa 17 % niedriger. Da Kohlenteerpech im Vergleich zu aromatischen Erdöldestillaten verhältnismäßig kostspielig ist, ergibt sich auf diese Weise eine Verringerung der Herstellungskosten.

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Die Füll- und Dichtungsmasse enthält auch keine Octylphthalate, welche verhältnismäßig reine Chemikalien darstellen und von Natur aus kostspieliger sind als Erdöldestillate. Durch die Reduzierung des Anteils an Kohlenteerpech und den Verzicht auf Octylphthalate ergibt sich bei den augenblicklichen Marktpreisen eine Reduzierung der .Kosten für die erfindungsgemäße Masse um etwa 35 % gegenüber bekannten Füll- und Dichtungsmassen.

Die erfindungsgemäße Masse ist auch leichtflüssiger als bekannte Massen, so daß die Bestandteile sich besser miteinander vermischen lassen und die Handhabung der Gießmasse erleichtert wird. Es treten auch keine Blasen in derselben mehr auf, wenn sie zum Füllen von Spalten zwischen Betonplatten verwendet wird. Die Elastizität ist um etwa 25 % gegenüber Mischungen auf der Basis von Octylphthalat erhöht. Auch die Adhäsion und Kohäsion sind gegenüber den bekannten Massen verbessert.

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Claims

Patentansprüche

1. Füll- und Dichtungsmasse auf der Basis von Kohlenteerpech und PVC, gekennzeichnet durch einen Gehalt an 40 - 85 %
Kohlenteerpech mit einem Siedepunkt zwischen 355 und 450 C, 2 bis 25 % PVC, 2 bis 25 % eines Feststoffüllmittels,

und 5 - 55 % eines Zusatzstoffes, der aus 15 - 30 % eines aromatischen Erdöldestillats mit einem Siedebereich zwischen 260° und 535°C, 15 - 30 % eines Erdöldestillats mit einem Siedebereich zwischen 220° und 650⁰C und 40 bis 70 %
eines aromatischen Erdöldestillats mit einem Siedebereich zwischen 285° und 395°C besteht.

2. Füll- und Dichtungsmasse nach Anspruah 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie 60 % Kohlenteerpech, 10 % PVC, 17 % Feststoffüllmittel und 13 % Zusatzstoff

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